Aula de Motores

Aula 34 - Motor de Enrolamentos SeparadosBaseado em que a rotação de um motor elétrico (rotor gaiola) depende do número de pólos magnéticos formados internamente em seu estator, o motor de enrolamentos separados possui na mesma carcaça dois enrolamentos independentes e bobinados com números de pólos diferentes. Ao alimentar um ou outro, se terá duas rotações, uma chamada baixa e outra, alta. As rotações dependerão dos dados construtivos do motor, não havendo relação obrigatória entre baixa e alta velocidade. Exemplos: 6/4 pólos (1200 /1800 rpm); 12/4 pólos (600/1800 rpm). Ao alimentar uma das rotações, deve-se ter o cuidado de que a outra esteja completamente desligada, isolada e com o circuito aberto, pelos seguinte motivos: não há possibilidade de o motor girar em duas rotações simultaneamente; nos terminais não conectados à rede haverá tensão induzida gerada pela bobina que está conectada; caso circule corrente no enrolamento que não está sendo alimentado surgirá um campo magnético que interferirá com o campo do enrolamento alimentado; não é interessante que circule corrente no bobinado que não está sendo utilizado, tanto por questões técnicas como econômicas (consumo de energia). Essas são as razões pela quais os enrolamentos destes motores são fechados internamente em estrela (Y). Aula 33 - Motor Dahlander O Motor de indução Dahlander proporciona velocidades diferentes em um mesmo eixo. Na grande maioria, são para apenas um valor de tensão, pois as religações disponíveis geralmente permitem apenas a troca das velocidades. A potência e a corrente para cada rotação são diferentes. Este é um motor com enrolamento especial que pode receber dois fechamentos diferentes, de forma a alterar a quantidade de pólos, proporcionando, assim, duas velocidades distintas, mas sempre com relação 1:2. Exemplos: 4/2 pólos (1800/3600 rpm); 8/4 (900/1800 rpm). A ligação Dahlander permite uma relação de pólos de 1:2 o que corresponde a mesma relação de velocidade. Quando a quantidade de pólos é maior a velocidade é mais baixa, quando é menor a velocidade é mais alta. Isso decorre da Formula : n = 120 x f x (1-s) / p, quando a freqüência é 60 Hz, onde n = velocidade , p o número de pólos, s = escorregamento e f a freqüência. Aula 32 - Motor de indução trifásico com rotor bobinado O Motor de Indução Trifásico com rotor bobinado difere do motor de rotor em gaiola de esquilo apenas quanto ao rotor, constituído por um núcleo ferromagnético laminado sobre o qual são alojadas as espiras que constituem o enrolamento trifásico, geralmente em estrela. O três terminais livres de cada uma das bobinas do enrolamento trifásico são ligados a três anéis de deslizamento de escovas colocados no eixo do rotor e por meio de escovas de grafite estacionadas no estator. Esses três anéis são ligados exteriormente a um reostato de partida constituído por três resistências variáveis, ligadas também em estrela. Desse modo, os enrolamentos do rotor também ficam em circuito fechado. A função do reostato de partida, ligado aos enrolamentos do rotor, é reduzir as correntes de partida elevadas, no caso de motores de elevada potência. A medida que o motor ganha velocidade, as resistências são, progressivamente, retiradas do circuito até ficarem curto-circuitadas (retiradas), quando o motor passa a funcionar no seu regime nominal. O motor de rotor bobinado também funciona com os elementos do rotor em curto-circuito (tal como o motor de rotor em gaiola de esquilo), quando atinge o seu regime nominal. O motor de indução de rotor bobinado substitui o de rotor em gaiola de esquilo em potências muito elevadas devido ao abaixamento da corrente de partida permitido pela configuração do rotor. Os motores de indução de rotores bobinados são muito empregados quando se necessita de partida a tensão plena de armadura, com grande conjugado de partida e corrente de linha moderada na partida. Por intermédio do dimensionamento, os resistores do reostato fazem o motor trabalhar com escorregamento muito maior que o convencional (> 5%), fazendo com que se consiga um conjugado de partida maior. Esse tipo de motor pode ser usado também em máquinas que necessitam de controle de rotação, pois, conforme se retira ou insere resistência ao rotor, sua velocidade varia. Nesta situação deve-se compensar a carga no motor para evitar o sobreaquecimento, já que a auto-refrigeração diminui. O valor das resistências de partida, bem como suas potências, deve ser dimensionado especificamente para cada motor conforme as necessidades de torque na partida. Na placa de identificação pode-se ver a tensão e a corrente do rotor, valores que servirão de bases para cálculos. O comando dos circuitos para a instalação desses motores deve ser projetado para que o motor não dê partida se as resistências não estiverem na posição exata (máxima resistência), para evitar o uso incorreto. Estes motores são mais caros que os de rotor em curto, e exigem maiores cuidados de manutenção. Os inversores de freqüência e os soft-starters têm tomado o mercado deles. Aula 31 - Motor de indução trifásico com rotor gaiola de esquilo O motor de indução trifásico com rotor em gaiola de esquilo é constituído por um núcleo de chapas ferromagnéticas, isoladas entre si, sobre o qual são colocadas barras de alumínio (condutores), dispostas paralelamente entre si e unidas nas suas extremidades por dois anéis condutores, também em alumínio, que provocam um curto-circuito nos condutores. O estator do motor é também constituído por um núcleo ferromagnético laminado, nas cavas do qual são colocados os enrolamentos alimentados pela rede de corrente alternada trifásica. A vantagem desse rotor é que resulta em uma construção do induzido mais rápida, mais pratica e mais barata. Trata-se de um motor robusto, barato, de rápida produção, que não exige coletor (elemento sensível e caro) e de rápida ligação na rede. As barras condutoras da gaiola esquilo são colocadas geralmente com uma certa inclinação para evitar as trepidações e ruídos pela ação eletromagnéticas entre os dentes das cavas do estator e do rotor. A principal desvantagem é que o torque de partida é reduzido em relação à corrente absorvida pelo estator. Ligações do motor trifásico Motor de indução trifásico de 6 pontas na ligação Triângulo - 220 VAC. Motor de 6 pontas - São fabricados para operar com 2 tensões relacionadas por 1,73, usualmente 220-380 V ou 380-660 V. Na tensão mais baixa serão ligados em triângulo e na mais alta em estrela. Motor de 9 pontas - Podem ser ligados em tensões relacionadas por 2, como 220-440 V ou 230-460 V. Na tensão mais baixa os enrolamentos são ligados em paralelo (yy - estrela paralela) e na tensão mais alta são conectados em série (Y - estrela série). Motor de indução trifásico de 6 pontas na ligação Estrela - 380 VAC. Motor de 12 pontas - Havendo 12 terminais disponíveis, é possível a ligação em 4 tensões diferentes, usualmente 220-380-440-760 V. Estes doze terminais de interligação referem-se a seis conjuntos de bobinas que constituem o motor elétrico. Para cada nível de tensão requerido teremos uma forma de realizar o fechamento de suas bobinas. São basicamente quatro tipos de fechamento, são eles: Duplo Triângulo (220V); Dupla Estrela (380V); Triângulo (440V) e Estrela (760V). Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Duplo Triângulo. Fechamento Duplo Triângulo - Este tipo de fechamento fará com que seja possível a conexão motor na menor tensão suportada por ele, em nosso exemplo 220V. Partindo do pressuposto que independente da tensão de alimentação, o motor de 12 pontas sempre receberá em seus Enrolamentos o mesmo nível de tensão e que em nosso exemplo, cada bobina permanecerá com 220V, temos o esquema elétrico de um fechamento para a tensão de 220V que por sinal é a menor tensão que este motor suporta. Tendo em vista que este fechamento assemelha- se com um circuito paralelo, o fechamento duplo triângulo ao ser conectado a rede de alimentação de 220V recebe em cada uma de suas bobinas os mesmos 220V da rede elétrica. Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Dupla Estrela. Fechamento Dupla Estrela - Neste fechamento temos a disposição das bobinas do motor a fim de alimentá-lo com uma tensão de 380V. Por se tratar do mesmo motor, temos que levar em consideração que cada bobina do motor elétrico trifásico receberá um nível de tensão de 220V, desta maneira vamos realizar o fechamento considerando as características de Tensão de Fase e Tensão de Linha aplicado aos seu enrolamentos,observe: Com a Tensão de Linha de380V representadas em R, S e T temos, respectivamente, as Tensões de Fase de 220V em cada uma das bobinas, sendo que este tipo de fechamento “comporta-se” como um circuito em série, logo, existe a divisão de tensão entre os conjuntos de bobinas associados. Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Triângulo Série. Fechamento Triângulo - Quando a necessidade é interligar o motor a uma tensão de 440V, então realizamos o fechamento triângulo. Levando em consideração as características apresentadas anteriormente, permitiremos através deste fechamento que cada um dos enrolamentos receba o mesmo nível de tensão dos fechamentos duplo estrela e duplo triângulo, ou seja, 220V. Veja que no fechamento em triângulo o motor será configurado a fim de receber a tensão de 440V, observe que, teoricamente a tensão de fase seria de 440V mas o fato de associarmos os enrolamentos em série permite que esta tensão seja dividida entre os dois enrolamentos fazendo com que cada um receba 220V. Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Estrela Série. Fechamento Estrela - Quando há necessidade de interligar o motor de 12 pontas em um nível elevado de tensão fazemos o uso do fechamento estrela para o motor de 12 pontas. Levando em consideração as características apresentadas anteriormente, permitiremos através deste fechamento que cada um dos enrolamentos receba o mesmo nível de tensão dos fechamentos duplo estrela e duplo triângulo, ou seja, 220V. Observe que os conjuntos de bobinas são associados em série a fim de garantir a distribuição da tensão de fase de forma proporcional a cada uma. Sendo a tensão de Linha (Alimentação ) de 760V podemos deduzir que a tensão de fase será de 440V. Para inverter o sentido de rotação de um motor trifásico, basta que se troquem duas fases da alimentação. Aula 30 - Motor de Indução Trifásico Os Motores de Indução Trifásicos são compostos basicamente de duas partes: um estator e um rotor. O estator constitui a parte estática de um motor e o rotor sua parte móvel. O estator é composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente para reduzir ao mínimo as perdas por correntes parasitas e histerese. Estas chapas têm o formato de um anel com ranhuras internas (vista frontal) de tal maneira que possam ser alojados enrolamentos que deverão criar um campo magnético no estator. O rotor, composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente como o estator, tem também o formato de um anel (vista frontal), com os enrolamentos alojados longitudinalmente. O motor de indução é o motor de construção mais simples. O estator e rotor são montados solidários, com um eixo comum aos “anéis” que os compõem. A aplicação de uma tensão nos enrolamentos do estator irá fazer com que apareça uma tensão nos enrolamentos do rotor. Assim o estator pode ser considerado como o primário de um transformador e o rotor como seu secundário. O espaço entre o estator e o rotor é denominado entreferro. Os enrolamentos, ou bobinas, são em número de três. Estas bobinas, alojadas nas ranhuras do estator, podem ser ligadas em estrela ou triângulo. No rotor os enrolamentos, enrolados longitudinalmente a seu eixo, podem ser realizados de duas maneiras, o que dá origem a dois tipos de rotor: Rotor Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado. O funcionamento de um motor de indução trifásico baseia-se no princípio do acoplamento eletromagnético entre o estator e o rotor, pois há uma interação eletromagnética entre o campo girante do estator e as correntes induzidas nas barras do rotor, quando estas são cortadas pelo campo girante. O campo girante é criado devido aos enrolamentos de cada fase estarem espaçados entre si de 120º. Sendo que ao alimentar os enrolamentos com um sistema trifásico, as correntes I1, I2 e I3 originarão seus respectivos campos magnéticos H1, H2 e H3, também, espaçados entre si 120°. Além disso, como os campos são proporcionais às respectivas correntes, serão defasados no tempo, também de 120° entre si. A soma vetorial dos três campos H1, H2 e H3, será igual ao campo total H resultante. A composição do campo gerado pela corrente induzida no rotor com o campo girante do estator resulta em uma força de origem magnética que gera um conjugado no eixo do motor, tendendo a fazer o rotor girar no sentido do campo girante. Se o conjugado é suficiente para vencer o conjugado resistente aplicado sobre o eixo, o rotor começa a girar. A energia elétrica fornecida ao estator pela rede é transformada em energia mecânica através do eixo do motor. Aula 29 - Motor monofásico com dois e quatro terminais O Motor monofásico com dois terminais é destinado apenas a um valor de tensão, e não pode ser adaptado a diferentes valores de tensão. Assim, a tensão aplicada na placa deve ser igual à tensão da rede de alimentação. Outro inconveniente é o fato de não ser possível a inversão do seu sentido de rotação, pois ele tem somente dois terminais em que são ligados os condutores de fase (L) e neutro (N). A inversão dos cabos de alimentação fase e neutro não provoca a inversão do sentido de giro. No caso de ter acesso ás 4 pontas dos enrolamentos ou a 3 ( uma delas é a comum ), pode,os medir a resistência Ohmica dos dois enrolamentos, o enrolamento auxiliar ( enrolamento de arranque ) tem aproximadamente o dobro da resistência do enrolamento de trabalho, o interruptor é ligado durante o arranque. Caso encontre dois enrolamentos com a mesma resistência, então é um motor que trabalha com capacitor permanente, devemos ligá-lo exatamente do mesmo modo mas tendo atenção que a chave de partida que abre após o arranque não é montada. No Motor monofásico com quatro terminais o enrolamento é dividido em duas partes iguais. Torna-se possível a instalação do motor a dois valores de tensão, que são chamados de tensão maior e tensão menor. O valor de tensão maior é sempre igual a duas vezes o valor de tensão menor, sendo que os valores mais utilizados são 220V para o de maior tensão e 110V para o de menor tensão. Não é possível inverter o sentido de rotação desse motor. Pelo diagrama a seguir, os terminais 1 e 2 são conectados a uma metade e os terminais 3 e 4 à segunda metade do enrolamento. As duas partes do enrolamento devem ser ligadas em série se a tensão de alimentação for de 220V. Se a tensão de alimentação for 110V, as duas partes do enrolamento devem ser ligadas em paralelo, como mostra a figura ao lado. Aula 28 - Motor Monofásico com Dois Capacitores O Motor monofásico com dois Capacitores é uma "mistura" dos 2 anteriores: possui um capacitor de partida, desligado através de chave centrífuga quando o motor atinge cerca de 80% de sua rotação síncrona, e um outro que se encontra permanente mente ligado. Com isso, possui todas as vantagens daqueles motores: alto conjugado de partida, alta eficiência e fator de potência elevado. No entanto seu custo é elevado e só é fabricado para potências superiores a 1 cv. Aula 27 - Motor Monofásico com Capacitor de Partida O Motor Monofásico com Capacitor de Partida é semelhante ao de fase dividida. A principal diferença reside na inclusão de um capacitor eletrolítico em série com o enrolamento auxiliar de partida. O capacitor permite um maior ângulo de defasagem entre as correntes dos enrolamentos principal e auxiliar, proporcionando assim elevados conjugados de partida. Como no motor de fase dividida, o circuito auxiliar é desconectado quando o motor atinge entre 75% a 80% da velocidade síncrona. Neste intervalo de velocidades, o enrolamento principal sozinho desenvolve quase o mesmo conjugado que os enrolamentos combinados. Para velocidades maiores, entre 80% e 90% da velocidade síncrona, a curva de conjugado com os enrolamentos combinados cruza a curva de conjugado do enrolamento principal de maneira que, para velocidades acima deste ponto, o motor desenvolve menor conjugado, para qualquer escorregamento, com o circuito auxiliar ligado do que sem ele. Devido ao fato de o cruzamento das curvas não ocorrer sempre no mesmo ponto e, ainda, o disjuntor centrífugo não abrir sempre na mesma velocidade, é prática comum fazer com que a abertura aconteça, na média, um pouco antes do cruzamento das curvas. Após a desconexão do circuito auxiliar, o seu funcionamento é idêntico ao do motor de fase dividida. Com o seu elevado conjugado de partida (entre 200% e 350% do conjugado nominal), o motor de capacitor de partida pode ser utilizado em uma grande variedade de aplicações e é fabricado em potências que vão de 1/4 cv a 1,5 cv. Aula 26 - Motor Monofásico com Capacitor Permanente No Motor Monofásico com Capacitor Permanente (Permanent-Split Capacitor) o enrolamento auxiliar e o capacitor ficam permanentemente energizados. O efeito deste capacitor é o adiantamento da corrente no enrolamento auxiliar aumentando, com isso, o conjugado máximo, o rendimento e o fator de potência, além de reduzir sensivelmente o ruído. Construtivamente são menores e isentos de manutenção pois não utilizam contatos e partes móveis, como nos motores anteriores. Porém, seu conjugado de partida normalmente é inferior ao do motor de fase dividida (50% a 100% do conjugado nominal), o que limita sua aplicação a equipamentos que não requeiram elevado conjugado de partida, tais como: máquinas de escritório, ventiladores, exaustores, sopradores, bombas centrífugas, esmeris, pequenas serras, furadeiras, condicionadores de ar, pulverizadores, etc. São fabricados normalmente para potências de 1/50 a 1,5 cv. No gráfico há características do conjugado x velocidade. O baixo torque de partida ocorre pois o capacitor não está dimensionado para proporcionar o equilíbrio na partida, mas para condições de rotação nominal. Eliminando o interruptor centrífugo pode reduzir significativamente o custo de fabricação. Aula 25 - Motor Monofásico de Fase Dividida O Motor Monofásico de Fase Dividida (Split-phase) possui um enrolamento principal e um auxiliar (para a partida), ambos defasados no espaço de 90 graus elétricos. O enrolamento auxiliar cria um deslocamento de fase que produz o conjugado necessário para a rotação inicial e a aceleração. Quando o motor atinge uma rotação de cerca de 75% da velocidade nominal o enrolamento auxiliar é desconectado da rede através de uma chave que normalmente é atuada por uma força centrífuga. Após desligamento do enrolamento auxiliar o motor continua a rodar através de em um único campo oscilante, o que em conjunto com a rotação do rotor, resulta em um efeito de campo rotativo. Como o enrolamento auxiliar é dimensionado para atuação somente na partida, seu não desligamento provocará a sua queima. O ângulo de defasagem que se pode obter entre as correntes do enrolamento principal e do enrolamento auxiliar é pequeno e, por isso, esses motores têm conjugado de partida igual ou pouco superior ao nominal, o que limita a sua aplicação a potências fracionárias e a cargas que exigem reduzido ou moderado conjugado de partida, tais como máquinas de escritórios, ventiladores e exaustores, pequenos polidores, compressores herméticos, bombas centrífugas, etc. Normalmente são construídos em potências fracionárias que não excedem ¾ de CV. Um motor de fase dividida não tem nenhuma capacitância no circuito auxiliar. A mudança de fase em relação à corrente principal é conseguida por utilização de condutores muito finos para alcançar uma elevada resistência à relação de reatância. O aumento da resistência do enrolamento auxiliar traz como consequência o fato dele só poder ser utilizada durante a partida. Um motor de fase dividida tem o torque significativamente menores devido à redução do ângulo de fase entre as correntes do enrolamento principal e auxiliar. Aula 24 - Motor Monofásico de Pólos Salientes O motor Monofásico de pólos salientes é uma variação do motor de campo distorcido, que se destaca entre os motores de indução monofásicos por seu processo de partida, que é o mais simples, confiável e econômico. Uma das formas mais comuns de motores de indução monofásicos é a de polos salientes, ilustrada esquematicamente na figura. Observa-se que uma parte de cada polo (em geral 25% a 35% do mesmo) é abraçada por uma espira de cobre em curto-circuito. A corrente induzida nesta espira faz com que o fluxo que a atravessa sofra um atraso em relação ao fluxo da parte não abraçada pela mesma. O resultado disto é semelhante a um campo girante que se move na direção da parte não abraçada para a parte abraçada do polo, produzindo conjugado que fará o motor partir e atingir a rotação nominal. O sentido de rotação, portanto, depende do lado em que se situa a parte abraçada do polo. Consequentemente, o motor de campo distorcido apresenta um único sentido de rotação. Este geralmente pode ser invertido, mudando-se a posição da ponta de eixo do rotor em relação ao estator. Quanto ao desempenho dos motores de campo distorcido, apresentam baixo conjugado de partida (15% a 50% do nominal), baixo rendimento e baixo fator de potência. Devido a esse fato, eles são normalmente fabricados para pequenas potências, que vão de alguns milésimos de cv até 1/4 cv. Pela sua simplicidade, robustez e baixo custo, são ideais em aplicações tais como: movimentação de ar (ventiladores, exaustores, purificadores de ambiente, unidades de refrigeração, secadores de roupa e de cabelo), pequenas bombas e compressores e aplicações domésticas Aula 23 - Motor Monofásico com Campo Distorcido Motor de indução monofásico com campo distorcido ou pólos sombreados (Shaded–Pole) apresenta um enrolamento auxiliar curto-circuitado. O motor de campo distorcido se destaca entre os motores de indução monofásicos, por seu método de partida, que é o mais simples, confiável e econômico. Uma das formas construtivas mais comuns é a de pólos salientes, sendo que cerca de 25 a 35% de cada pólo é enlaçado por uma espira de cobre em curto circuito. A corrente induzida nesta espira faz com que o fluxo que a atravessa sofra um atraso em relação ao fluxo da parte não enlaçada pela mesma. O resultado disto é semelhante a um campo girante que se move na direção da parte não enlaçada para a parte enlaçada do pólo, produzindo conjugado que fará o motor partir e atingir a rotação nominal. O sentido de rotação depende do lado que se situa a parte enlaçada do pólo, conseqüentemente o motor de campo distorcido apresenta um único sentido de rotação. Este geralmente pode ser invertido, mudando a posição da ponta de eixo do rotor em relação ao estator. Os motores de campo distorcido apresentam baixo conjugado de partida (15 a 50% do nominal), baixo rendimento (35%) e baixo fator de potência (0,45). Normalmente são fabricados para pequenas potências, que vão de alguns milésimos de cv até o limite de 1/4cv. Pela sua simplicidade, robustez e baixo custo, são ideais em aplicações tais como: ventiladores, exaustores, purificadores de ambiente, unidades de refrigeração, secadores de roupa e de cabelo, pequenas bombas e compressores, projetores de slides, toca discos e aplicações domésticas. Folha de Dados - Motor AC com campo Distorcido Aula 22 - Motores Monofásicos Construtivamente, os motores monofásicos são semelhantes aos trifásicos, com a diferença de possuírem um único enrolamento de fase. Sua grande vantagem é a de poderem ser ligados à tensão de fase das redes elétricas, normalmente disponíveis em residências e pequenas propriedades rurais - ao contrário do que sucede com as redes trifásicas. Em contrapartida, possuem o inconveniente de serem incapazes de partir sem a ajuda de um circuito auxiliar, o que não ocorre com os motores trifásicos. Em uma comparação com motores trifásicos, os monofásicos apresentam muitas desvantagens: apresentam maiores volume e peso para potências e velocidades iguais (em média 4 vezes); seu custo é mais elevado que os de motores trifásicos de mesma potência e velocidade; necessitam de manutenção mais apurada devido ao circuito de partida e seus acessórios; apresentam rendimento e fator de potência menores para a mesma potência; apresentam maior consumo de energia; possuem menor conjugado de partida e são difíceis de encontrar no comércio para potências mais elevadas (acima de 10 cv). Motores monofásicos não podem partir sozinhos porque não conseguem formar o campo girante, como fazem os motores trifásicos. O campo pulsante sempre tem a mesma direção e não permitindo a indução de correntes significativas nos enrolamentos rotóricos. Porém, se de alguma forma se puder conseguir um segundo campo com defasagem de 90° em relação à alimentação, se terá um sistema bifásico, com a conseqüente formação de um campo girante capaz de promover a partida, como mostra a figura ao lado. Existem várias maneiras de proporcionar esta defasagem. Cada uma delas corresponde a um determinado tipo de motor monofásico, como se verá na próximas seções. É importante salientar que após atingir certa velocidade (entre 65 - 80% de sua velocidade síncrona), o motor pode continuar trabalhando com uma só fase. Isto quer dizer que, após acelerado, o circuito auxiliar de partida pode ser "desligado" sem que o motor pare. Aula 21 - Motores Elétricos O motor elétrico é a máquina mais simples para se obter energia mecânica através da transformação de energia elétrica. Sendo que o motor de indução é o mais usado entre todos os tipos de motores, pois concilia robustez, grande versatilidade de aplicação, baixo custo, melhores rendimentos e não é poluente, aliados ao fato de se utilizar energia elétrica como fonte de alimentação (energia de fácil disponibilidade e baixo custo). Os tipos mais comuns de motores elétricos são: Motores de corrente contínua: São motores que precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada em contínua. Sua velocidade pode ser ajustada de acordo com a tensão aplicada. Tem sua utilização principal nas aplicações que requeiram elevado conjugado de partida (como tração elétrica) e controle de velocidade sobre grandes faixas, principalmente em potências elevadas. Devido a necessidade de uma fonte de corrente contínua, e forma construtiva tem o seu custo elevado. Motor universal: é um tipo de motor de funciona tanto em corrente contínua quanto em corrente alternada. O motor universal é um motor CC com excitação série, ou seja, um motor CC cujos enrolamentos de campo e de armadura estão conectados em série, podendo, portanto ser alimentado por uma única fonte, que pode ser contínua ou alternada monofásica. Motores de corrente alternada: São motores que sua alimentação é feita através de uma fonte de corrente alternada. Podem ser classificados em assíncronos (indução) e síncronos. As máquinas síncronas possuem velocidade fixa e têm sua aplicação bastante limitada, devido ao alto custo. Já os motores de indução são utilizados na grande maioria das aplicações que necessitam de motores elétricos. Aula 12 - Tensão e Corrente Alternada Trifásica A corrente alternada trifásica nada mais é do que a associação de três correntes alternadas monofásicas defasadas de 120 graus elétricos, ou seja, 1/3 de período. Diz-se que o sistema trifásico está equilibrado quando as três correntes monofásicas associadas possuem o mesmo valor eficaz e a mesma defasagem entre elas. LIGAÇÃO ESTRELA - Esta ligação se caracteriza por possuir um ponto comum entre as três fases. Neste ponto, pode ou não ser ligado um condutor, denominado de neutro, caracterizando assim dois tipos de ligação estrela (com neutro ou sem neutro). No caso de motores elétricos, é utilizada a ligação estrela sem neutro, uma vez que o desequilíbrio entre as fases é, normalmente, insignificante. As relações entre as tensões e correntes de linha e fase são dadas na figura. LIGAÇÃO TRIÂNGULO - Na ligação triangulo os três enrolamentos são ligados num circuito fechado. As relações entre as tensões e correntes de linha são dadas na figura; Aula 11 - Corrente Alternada Monofásica A Corrente Alternada percorre um condutor ou um circuito elétrico ora num sentido e ora noutro. Estas mudanças de sentido e de intensidade se repetem regularmente (60 vezes por segundo de forma senoidal) ao longo do tempo. Se uma espira girar uniformemente dentro de um campo magnético compreendido entre dois polos, segundo a lei de indução, aparecerá nesta espira uma tensão induzida de forma senoidal. Colocando os terminais desta espira em curto-circuito, circulará na mesma uma corrente, chamada corrente elétrica senoidal. Em circuitos puramente resistivos, a corrente estará em fase com a tensão, isto é, ambas atingirão os valores mínimos e máximos no mesmo instante. Para o caso de circuitos puramente indutivos, a corrente estará atrasada em 90° em relação à tensão e, em circuitos puramente capacitivos, a corrente estará adiantada em 90° em relação à tensão. Nos enrolamentos de motores elétricos de indução, que são circuitos predominantemente indutivos, a corrente estará atrasada em relação à tensão de um ângulo dependente do fator de potência do motor. O valor máximo (ou de pico) é o maior valor instantâneo que a tensão ou corrente pode atingir durante um ciclo. Os valores instantâneo de tensão ou corrente variam constantemente em sentido e intensidade. Porém, quando estas grandezas são medidas com um voltímetro ou um amperímetro, o valor apresentado é constante. Esse valor é chamado de valor eficaz de tensão ou de corrente e é igual ao valor de uma tensão ou corrente contínua que produz os mesmos efeitos caloríficos. Usualmente, ao se falar em valores de tensão ou corrente (como 220V e 25A), está se fazendo referência, implicitamente, a valores eficazes. Aula 10 - Motor Magnético Contínuo O Motor Magnético Contínuo é uma experiência simples que está disponível para todos. Modificações técnicas, tais como as posições dos imãs, tamanho do rotor, multi-sistemas de rotor mono pólos escalares ou sistemas de polaridade reversa, todos os melhoramentos que podem ser adicionados para permitir o movimento perpétuo e geração de energia. O Motor Magnético Contínuo implica repulsão magnética constante dos ímãs, o qual é um movimento contínuo usando um rotor e um estator, em que ímãs são posicionados a um ângulo de 25 graus em relação ao raio do rotor e do estator. O protótipo pode ser construída com elementos presentes em qualquer oficina de mecânica geral. O modelo apresentado consiste de 8 magnetos no estator e o 6 no rotor. Para melhorar o desempenho e aumentar a energia repulsiva pode ser adicionado mais ímãs no estator, usando dispositivos monopolares (dispositivos de blindagem magnética em um dos lados dos magnetos colocados no estator e no lado oposto do rotor). Link: http://maquinaseletricasi.blogspot.com.br/2013/03/aula-61-motor- magnetico-continuo.html Aula 01 - Histórico da Eletrostática e do Magnetismo Segundo o historiador grego clássico Plínio, o magnetismo palavra deriva do nome de um jovem pastor chamado Magnes, que acha que sua equipe de ferro ponta é atraída para pedaços de magnetita natural (óxido de ferro magnético) no Monte Ida, Grécia . Após algumas observações, o pastor concluiu que essa atração era exercida por uma espécie de rocha a que se deu o nome de Magnetite em 1000 AC. Os fenômenos magnéticos têm despertado a curiosidade humana há milhares de anos. Temos, por exemplo, relatos sobre ímãs pelos gregos já por volta do ano 800 a.C. Coube ao filósofo grego Tales de Mileto (625-556 a.C.) propor uma primeira explicação para os fenômenos magnéticos. Ele atribuía as propriedades de atração e repulsão da magnetita (um ímã natural) ao fato de ela ter “uma alma própria”. Ilustração do livro De magnete , de William Gilbert, um dos primeiros tratados experimentais de física. O desenho mostra como magnetizar uma barra de ferro martelando-a, enquanto ela é mantida alinhada na direção norte-sul. Quase dois milênios depois, no ano de 1600, uma importante obra foi publicada pelo médico e físico inglês William Gilbert (1544-1603): De magnete [Sobre o magneto]. Nesse livro, ele explicou por que as bússolas apontam a direção norte-sul. Gilbert afirmou que a Terra era um gigantesco ímã que emitia “eflúvios”, atraindo os outros ímãs. Essa é uma obra de grande importância, considerada um dos primeiros tratados experimentais de física, pois Gilbert chegou a essa explicação a partir da construção de um modelo esférico feito de magnetita para representar a Terra, que ele chamou de “terrela”. Essa estranha magia da atração que os ímãs (ou materiais magnéticos) exercem entre si fascina muito nosso imaginário. É comum as pessoas associarem uma “certa influência magnética” a forças ou fenômenos que desconhecem. Albert Einstein (1879-1955) conta em suas notas autobiográficas que, quando tinha entre 4 ou 5 anos de idade, após se recuperar de uma enfermidade, ganhou do seu pai uma bússola e esse objeto o fascinou. Ele não compreendia como a agulha mudava de posição se nada estava encostando nela. O episódio foi considerado por ele determinante para estimular sua curiosidade científica. Aula 02 - Fundamentos de Eletrostática Vários experimentos de eletrização por atrito foram realizados por Tales, Fracastoro, Gilbert, , Nollet, Dufay e Desaguliers. O primeiro deste fenômenos de eletrostática foi descoberto com o âmbar (resina fossilizada chamada de “elektron"), mais ou menos há 25 séculos, pelo filósofo grego Tales, da cidade de Mileto (640 – 540 a.C.). Ele observou que o âmbar, depois de atritado, adquire a propriedade de atrair corpos leves. O âmbar atritado (friccionado na pele de gato) atraía vários tipos de objetos pequenos, tais como: fio de cabelo, folha seca, e felpas de tecidos. Eletrostática por Tales de Mileto Na primeira experiência cortamos vários pedacinhos de papel e os deixamos sobre a mesa. Pegamos também um pente plástico ou então uma régua plástica. Também pode ser utilizado o corpo rígido de uma caneta, desde que feito de um único material para evitar a ocorrência de efeitos mais complicados (isto é, a caneta não deve ter partes metálicas, etc). Então aproximamos o pente de plástico dos papeizinhos, sem tocar neles. Nada acontece nos papeizinhos ao aproximar o pente dos papeizinhos. Agora atritamos o pente no casaco de lã ou em uma folha de papel (como o papel toalha, papel higiênico ou guardanapo de mesa), esfregando-o rapidamente para frente e para trás. Em seguida aproximamos o canudo atritado dos papeizinhos, novamente sem tocá-los, apenas chegando bem perto. Observa-se que a partir de uma certa distância eles pulam para o pente atritado e alguns papeizinhos ficam grudados nele. Podemos afastar o canudo da mesa que eles continuam grudados nele, veja figura. Na figura temos um pente atritado longe de papeizinhos e o pente atritado atrai os papeizinhos ao se aproximar deles. Definições: Em geral se diz que o corpo de plástico que não foi atritado e que não atrai os pedacinhos de papel está eletricamente neutro ou, simplesmente, neutro. Também se diz que o corpo de plástico, ao ser atritado, adquiriu uma carga elétrica ou que ficou eletrizado, eletrificado, carregado eletricamente ou, simplesmente, carregado. O processo é chamado de carga por atrito, eletrização por atrito ou de eletrificação por atrito. A atração entre estes corpos é chamada algumas vezes de atração elétrica ou de atração eletrostática. Eletrostática com o Perpendículo de Fracastoro O instrumento elétrico mais antigo inventado pelo homem foi criado por Girolamo Fracastoro (1478-1553), ele foi um poeta, médico e filósofo de Verona. Fracastoro é mais conhecido por seus trabalhos de medicina, especialmente epidemiologia, sendo dele a denominação de sífilis para uma conhecida doença venérea. Fracastoro apresentou este instrumento em um livro que publicou em 1546. Ele o utilizou para mostrar que o âmbar atritado atrai não apenas palha e gravetos, mas também um outro pedaço de âmbar e até mesmo um metal como a prata. Foi ele também quem descobriu que o diamante tem a capacidade de atrair corpos leves ao ser atritado, assim como o faz o âmbar atritado. Pela descrição anterior vem que Fracastoro deveria prender na parte inferior de seu perpendículo um pequeno pedaço de âmbar ou de prata. Ao aproximar um âmbar atritado do perpendículo, teria observado que este pedaço de âmbar ou de prata se afastava da vertical, aproximando-se do âmbar atritado. A vantagem do perpendículo é que atração do fio contrabalança o peso do corpo. Isto é, a atração gravitacional da Terra é equilibrada pela tração do fio. Isto facilita a observação do movimento horizontal do pequeno corpo que está suspenso na parte inferior do fio. Suponha que, em vez disto, o pedacinho de âmbar estivesse solto sobre uma mesa. Neste caso seria difícil, devido ao peso e à densidade destes corpos, observar este pedacinho de âmbar ou de prata sendo suspenso no ar e sendo atraído por um âmbar atritado que se aproximasse por cima dele. Eletrostática com o Versório de Gilbert Um dos cientistas que deu início às pesquisas modernas sobre o magnetismo e sobre a eletricidade foi William Gilbert (1544-1603), um médico inglês. Em 1600 ele publicou um livro muito importante na história da ciência, "Sobre os Imãs e Corpos Magnéticos e sobre o Grande Imã, a Terra". Nesta obra relata muitas descobertas relevantes sobre magnetismo. Na sua época a orientação da bússola era explicada por um alinhamento dos polos magnéticos da bússola com os polos da esfera celeste. Gilbert propôs pela primeira vez a ideia de que a Terra é um grande ímã, fornecendo assim um modelo para a orientação da bússola explicada por sua interação magnética com a Terra. No segundo capítulo de seu livro ele descreve diversas experiências de eletrostática com o intuito de distinguir os fenômenos associados ao ímã dos fenômenos associados ao âmbar. Para istro construiu o versório de Gilbert. Versório é um instrumento que normalmente consiste de duas partes: um membro vertical, que age como um suporte fixo em relação à Terra, e um membro horizontal capaz de girar livremente sobre o eixo vertical definido pelo suporte. Ele é similar a uma bússola magnética em sua construção, exceto pelo fato do membro horizontal não ser magnetizado como ocorre na bússola. Conceitualmente, a habilidade do membro horizontal poder girar livremente significa que este instrumento é muito sensível a torques externos muito pequenos. Portanto, pode ser usado para detectar estes torques da mesma forma como uma bússola detecta o torque magnético exercido pela Terra. Quando em repouso, o versório vai apontar para uma direção horizontal arbitrária (ele pode apontar ao longo da direção Leste-Oeste, por exemplo, ou pode apontar para uma árvore específica). Aproxima-se um plástico (canudo, régua, ...) neutro de um versório metálico, sem tocá-lo. Observa-se que nada acontece. Atrita-se o plástico e repete-se a experiência com o plástico atritado. Neste caso observa-se que os versórios feitos de todos os metais são orientados pelo plástico atritado, tendendo a ficar apontando para o plástico. O mesmo ocorre se o versório for feito de papelão ou de madeira. Esta experiência mostra que o plástico atritado influencia corpos próximos. Cargas negativas e positivas de Dufay Charles François Cisternay Dufay (1698-1739), com suas experiências utilizando uma folha de ouro, eletrificado com haste de vidro atritada, a folha foi repelido pela haste, mas foi atraído por outro haste de resina atritada e este foi o ponto de partida para uma descoberta de grande importância na história da eletricidade: "Há dois diferentes tipos de eletricidade, muito diferentes uma das outra: um chamado eletricidade vítreo e outros resinoso. O primeiro é o de vidro, quartzo, pedras preciosas, pêlos e muitas outras substâncias, o segundo é o âmbar, goma-laca, seda, linha, papel e outros organismos ". Ao realizar experiências com vários corpos electrificados, descobriram que podem ser separados em dois grupos: um primeiro grupo que consiste em organismos cujo desempenho é igual à de uma barra de vidro é friccionado com seda. Neste caso, podemos ver que tudo desse conjunto corpos eletrizados se repelem é, dito hoje, que esses corpos são eletrificados positivamente , ou que, quando friccionado, adiquiriu uma carga elétrica positiva. O segundo grupo é constituído pelos corpos que se comportam como uma barra de borracha dura (resina) esfregado com um pedaço de pele de gato. Pode-se também observar que todos os corpos deste grupo repelem, mas atrair os corpos do grupo anterior. Desses corpos é dito hoje em dia que são eletrificadas negativamente , ou que adquiriram carga negativa Dufay e chegou à seguinte conclusão: Existem dois tipos de eletricidade, chamou de eletricidade positiva ou vítreo e outras resinosas ou negativo. As cargas elétricas do mesmo tipo repelem e de tipo diferente atraem. Os eletroscópios de Jean-Antoine Nollet inventou um eletroscópio com lâminas de ouro em 1750. Eletroscópio são instrumentos destinados a verificar a existência de carga elétrica em um determinado corpo. O eletroscópio do tipo folhas é o mais conhecido. Esse tipo de eletroscópio é formado por duas finas lâminas de ouro presas numa das extremidades de uma haste metálica, sendo que na outra extremidade dessa mesma haste é presa uma esfera de material condutor. Tal sistema é acondicionado dentro de uma ampola de vidro, suspenso e totalmente isolado. Quando se aproxima um corpo eletrizado da esfera condutora, as lâminas de ouro do eletroscópio se abrem, pois o corpo eletrizado induz na esfera condutora, cargas de sinal contrário às dele, produzindo assim a repulsão entre as folhas. Quando está neutro, as lâminas permanecem fechadas. Se você afastar o corpo eletrizado as lâminas retornam à situação inicial, mas se você encostá-lo na esfera haverá eletrização por contato e as lâminas se abrirão. Os eletroscópios detetam apenas se um corpo está ou não eletrizado, não detetando o tipo de sinal de sua carga. Atração de líquidos de Desaguliers Na experiência trabalhamos com substâncias sólidas. Agora vamos ver o efeito do âmbar ou do plástico atritado sobre líquidos. Novamente o ideal é aproximar um canudo (estando ou não atritado) do líquido, mas sem que exista o toque entre ambos. Abre-se uma torneira e deixa-se escorrer de forma contínua um fino filete de água. Aproxima-se um canudo de plástico neutro do filete e nada acontece. Agora atrita-se o canudo e repete-se a experiência. Neste caso observa-se que o filete de água curva-se visivelmente no sentido do canudo! Isto é mais facilmente observado quando aproximamos o canudo atritado da parte superior do filete, onde a água tem uma velocidade menor. Às vezes a atração é tão grande que o filete de água encosta no canudo. Uma experiência análoga a estas parece ter sido realizada pela primeira vez por Jean Théophile Desaguliers (1683- 1744) em 1741. Aula 03 - Fundamentos de Magnetismo Um ímã atrai objetos que tenham ferro na sua constituição e por isso diz-se que tem propriedades Magnéticas, as quais alteram a zona do espaço que o envolve, criando à sua volta um campo magnético. Este campo magnético é mais intenso junto às extremidades do ímã. O ímã apresenta dois pólos, o Pólo Norte (N) e o Pólo Sul (S). Ao aproximar dois ímã, estes podem sofrer atração ou repulsão, conforme a orientação dos seus pólos. Assim, ao aproximar dois ímã com pólos opostos, estes atraem-se e com pólos iguais, estes repelem-se. As agulhas magnéticas são ímã artificiais, que podem rodar facilmente em torno de um eixo. Quando colocadas próximo de um ímã orientam o seu Pólo Sul para o Pólo Norte do ímã e vice-versa. I - nas primeiras observações realizadas a respeito dos ímãs foi possível verificar que eles tinham a capacidade de interagir entre si e também atraíam pequenos pedaços de ferro. Percebeu-se também que colocando limalhas de ferro próximas ao ímã, elas se aglomeravam em sua extremidade. As regiões onde as limalhas aglomeravam passou a ser chamada de polos do ímã. Convencionou então o polo norte e o polo sul. II – colocando um ímã suspenso por um fio, de modo que ele possa girar livremente, percebeu-se que ele sempre se posiciona em direção ao norte-sul geográfico do lugar onde está suspenso. Sendo assim, convencionou que o polo norte do ímã é aquele que aponta para o norte geográfico e polo sul é a extremidade que aponta para o sul geográfico. III – os ímãs exercem, entre si, forças de ação mútua de atração e repulsão, conforme a posição em que são postos um frente ao outro. Portanto, dizemos que os polos iguais de um ímã exercem forças de repulsão e os polos diferentes exercem força de atração quando colocados próximos. IV– outra propriedade observada nos ímãs foi a capacidade de inseparabilidade de seus polos. Essa capacidade permite ao ímã, quando for quebrado, criar novos polos, isto é, independentemente do quanto ele seja quebrado, sempre surgirão os polos norte e sul no ímã. Força entre Pólos Magnéticos Os ímãs têm dois pólos bem definidos, um N e outro S. Um pólo unitário pode ser considerado como aquele que repele um pólo exatamente semelhante, colocado a 1 centímetro de distância, com uma força de 10 micronewtons. A lei de Coulomb para o magnetismo diz que a força entre dois pólos magnéticos é diretamente proporcional ao produto das intensidades magnéticas dos pólos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. A força é de repulsão e os pólos magnéticos forem iguais ou de atração se os pólos magnéticos forem diferentes. As linhas de fluxo de um campo magnético são coletivamente chamadas fluxo magnético, para o qual se usa o símbolo F, a letra grega Phi. A unidade de fluxo de indução magnética no Sistema Internacional de Unidades é o weber (wb). Folha de Dados - Transporte Magnético Aula 04 - Fundamentos de eletromagnetismo A descoberta do Magnetismo remonta a 3000 a.C., quando na Ásia Menor um pastor observou que a ponta metálica do seu cajado era muitos vezes atraída pelo solo. Após algumas observações, o pastor concluiu que essa atração era exercida por uma espécie de rocha a que se deu o nome de Magnetite. Também na Grécia Antiga, um filósofo de nome Tales observou que pequenos objetos eram atraídos pelo âmbar, depois de friccionado. Como não havia explicação para este fenômeno, atribuía-se a esta resina fóssil um poder mágico. Muitos séculos mais tarde, descobriu-se que outros materiais, depois de friccionados, também atraíam outros corpos. Esta propriedade passou a chamar-se eletricidade, que deriva do grego Elektron, que significa âmbar. Em 1800 Alessandro Volta fez uma interessante descoberta que permitiu uma melhor compreensão dos fenômenos elétricos. Alessandro Volta consegue finalmente construir uma pilha, a pilha de Volta, o que permitiu inúmeras pesquisas no que diz respeito aos fenômenos elétricos. Vinte anos mais tarde, em 1820, um cientista de nome Oersted descobre, por acaso, que um fio quando percorrido por corrente eléctrica exerce um efeito, semelhante ao de um ímã, sobre uma agulha magnética. Estabelece-se assim a ligação entre Eletricidade e Magnetismo. Em 1820, Hans Christian Oersted (1777-1851) mostrou que uma bússola sofria deflexão quando era colocada perto de um fio percorrido por uma corrente. Por outro lado era conhecido que campos magnéticos produzem deflexão em bússola, o que levou Oersted a concluir que correntes elétricas induzem campos magnéticos. Com isto ele havia encontrado, então, uma conexão entre eletricidade e o magnetismo. Ele observou também, que os campos magnéticos produzidos por correntes elétricas, em um fio retilíneo, tinham a forma de círculos concêntricos como mostra a figura (a). O sentido destas linhas é indicado pelo norte da bússola. Uma outra forma de se determinar o sentido das linhas de B é usar a regra da mão direita, a qual é mostrada esquematicamente figura (b). Há muito tempo se observou que certos corpos tem a propriedade de atrair o ferro. Esses corpos foram chamados ímãs. Essa propriedade dos ímãs foi observada pela primeira vez com o tetróxido de triferro, numa região da Ásia, chamada Magnésia. Por causa desse fato esse minério de ferro é chamado magnetita, e os ímãs também são chamados magnetos. A magnetita é o ímã que se encontra na natureza: é o ímã natural. Mas, podemos fazer com que os corpos que normalmente não são ímãs se tornem ímãs. Os ímãs obtidos desse modo são chamados ímãs artificiais. Chamamos corpo neutro àquele que não tem propriedade magnética; corpo imantado àquele que se tornou ímã. Chamamos imantação ao processo pelo qual um corpo neutro se torna imantado. Teoricamente, qualquer corpo pode se tornar um ímã. Mas a maioria dos corpos oferece uma resistência muito grande à imantação. Os corpos que se imantam com grande facilidade são o ferro e certas ligas de ferro usadas na fabricação de ímãs permanentes. Uma dessa ligas é o ALNICO, composta de ferro, alumínio, níquel, cobre e cobalto. Os principais processos de imantação são: Por indução magnética que é o fenômeno pelo qual uma barra de ferro se imanta quando fica próxima de um ímã. Por "aproximação" no qual uma barra de ferro neutra é colocada próxima de um ímã, ela se imanta. Por corrente elétrica onde temos um condutor enrolado em uma barra de ferro e percorrido por uma corrente elétrica; a barra de ferro se torna um ímã. Como a imantação foi obtida por meio de uma corrente elétrica, esse ímã é chamado eletroímã. Há bastante aplicações para os eletroímãs pois conseguimos obter eletroímãs muito mais possantes do que os ímãs naturais e ter o controle do eletroímã, controlando a corrente que passa pelo condutor; assim, aumentando a intensidade da corrente, o eletroímã se torna mais possante; suprimindo-se a corrente, ele deixa de funcionar. Aula 05 - Propiedades eletromagnéticas Indução eletromagnética Vários cientistas colaboram com trabalhos na área de magnetismo e eletromagnetismo. Em 1820 o físico dinamarquês Hans Oersted (1777-1851) descobriu que a agulha magnética de uma bússola era defletida quando colocada próxima de um condutor percorrido por uma corrente elétrica. Até esta época a maneira conhecida de gerar corrente elétrica era através das pilhas voltaicas. A idéia de gerar energia elétrica através do magnetismo levou vários físicos a estudarem a possibilidade de inverter os efeitos obtidos nas experiências de Oersted. Michael Faraday (1791 – 1867) acreditava que a eletricidade, o magnetismo e a gravidade poderiam ser fenômenos descritos em uma única teoria. Após vários estudos, em 1831, Faraday provou que a eletricidade e o magnetismo estavam ligados. Enrolando dois fios em lados opostos de um anel metálico, com um dos fios ligado a uma bateria e outro a um medidor de corrente, Faraday demonstrou que a variação de um campo magnético gera corrente elétrica. O desenho abaixo mostra o esquema da experiência de Faraday. O fenômeno observado nesta experiência é chamado de indução eletromagnética e serviu como base para a teoria eletromagnética que foi desenvolvida posteriormente. Esta descoberta revolucionou a indústria e mudou o mundo. Até hoje utilizamos este conhecimento para gerar energia elétrica em usinas hidroelétricas e em vários aparelhos que contém um dínamo. O dínamo é constituído por um imã fixo em um eixo móvel, ao redor deste eixo existe uma bobina (fio condutor enrolado, constituindo um conjunto de espiras). Não existe contato físico entre o imã e a bobina. O imã gira com a bobina ao seu redor. Este movimento gera a variação do campo magnético do imã, surgindo então, uma corrente elétrica no conjunto de espiras da bobina. Permeabilidade magnética A propriedade de um material pela qual ele muda a indução de um campo magnético, em relação ao seu valor no ar, é chamada permeabilidade (m). A permeabilidade do ar é a de valor unitário, mar = 1. As permeabilidades das substâncias ditas diamagnéticas são ligeiramente inferiores a uma unidade, ao passo que as permeabilidades de substâncias paramagnéticas são ligeiramente maiores do que a unidade. A permeabilidade é uma razão de densidades de fluxo e, por conseguinte, não tem dimensão. Se uma folha de ferro cobre um ímã, não existe campo magnético acima da folha, porque o fluxo entra no ferro e segue um trajeto inteiramente dentro do próprio ferro. A indução magnética no ferro é maior do que no ar; por conseguinte, diz-se que o ferro tem elevada permeabilidade. As permeabilidades de outras substâncias ferromagnéticas também são muito altas. À esquerda, as linhas de fluxo que cruzam o entreferro de um ímã. À direita, as linhas de fluxo magnético acompanham o anel de ferro doce, que é mais permeável do que o ar. Quando colocamos uma barra de ferro doce num campo magnético, devido à sua permeabilidade, o campo é distorcido e o fluxo magnético passa pelo ferro, em vez de pelo ar. A barra de ferro doce se transforma num ímã, nessas circunstâncias, com a extremidade A como pólo S e com a B como pólo N. Diz-se que essa barra está imantada por indução. O magnetismo produzido numa substância ferromagnética, pela influência de um campo magnético, é chamado magnetismo induzido. Se o campo magnético for retirado, removendo-se os dois ímãs de barra (ou o ímã em forma de U), a maior parte do magnetismo induzido se perde; os ímãs produzidos por indução são conhecidos como ímãs temporários. Um pedaço de aço temperado não é tão fortemente magnetizado por indução, mas conserva maior magnetismo residual, quando retirado do campo indutor. O processo de imantação é um pouco mais eficiente, devido à redução da lacuna de ar; a isso, às vezes, se dá o nome de imantação por contato. O prego se transforma num ímã, por indução. Histerese Magnética A intensidade do campo magnético, H, atua sobre o material como força imantadora, na indução magnética. À medida que um material ferromagnético é sujeito a uma força imantadora cada vez maior, a densidade do fluxo, B, aumenta até que o material fica saturado. Se a força imantadora for então reduzida a zero, a imantação não retorna ao zero, mas fica atrasada em relação à força imantadora. O retardamento da imantação atrás da força imantadora é conhecido como histerese. Quanto maior o retardamento, maior o magnetismo residual conservado pelo material. A densidade do fluxo, e portanto a imantação, só pode ser reduzida a zero invertendo-se o campo magnético e aumentando a força imantadora no sentido oposto. A força imantadora inversa, se suficientemente aumentada, faz com que o material torne a atingir a saturação, mas com os seus pólos invertidos. Reduzindo a força imantadora a zero e então elevando-a no sentido original. Este processo pode ser repetido e a imantação do material acompanha uma curva chamada curva de histerese. O aço temperado tem característica de histerese de 'arco denso', porquanto o magnetismo residual é elevado; o ferro doce tem característica de 'arco fino'. A área dentro de uma curva de histerese dá uma indicação da quantidade de energia dissipada, ao se levar uma substância ferromagnética através de um ciclo completo de imantação. No funcionamento de muitos dispositivos elétricos, essa energia é desperdiçada, e aparece como calor: a característica de histerese de um material ferromagnético é, portanto, importante consideração a ser levada em conta no projeto desses dispositivos elétricos. Aplicação de eletromagnetismo em Eletroímãs Os eletroímãs, através do campo magnético que produzem, aplicam uma força magnética em peças adequadas, as quais, por sua vez, podem ser utilizadas para elevar uma carga, acionar um relé, afrouxar um freio sob pressão por molas, sustentar um peça de trabalho etc. Para tanto, os eletroímãs apresentam diferentes formas construtivas. Em (a) temos o eletroímã de núcleo, utilizado para afrouxar freios, para vibradores, contactores etc.; em (b) aquele de alavanca móvel, utilizado em contactores e relés; em (c) aquele de armadura tipo pistão, utilizado em freios, acionamento de engrenagens etc.; em (d) o tipo com núcleo em E e, em (e) o tipo de bobina anular usados nas embreagens. A parte móvel de um eletroímã se chama armadura. A atração que o núcleo do eletroímã aplica sobre a armadura é tanto mais intensa quanto mais intenso for o fluxo magnético. Assim, para um dado eletroímã a intensidade da força atrativa (chamada força portante) sobre a armadura será tanto maior quanto mais intensa seja a corrente elétrica e quanto menor for a distância que separa a armadura do núcleo. Essa distância entre a armadura e o núcleo é o 'entreferro'. Na maioria dos modelos de eletroímãs a força portante cresce ao diminuir o entreferro. Aula 13 - Transformador Monofásico Transformador Monofásico é um equipamento elétrico usado em transformar correntes, impedâncias e tensões. Transforma o valor da tensão, por exemplo, de 110 Volt para 24 Volt, ou vice-versa. Esta capacidade do transformador permitiu a grande expansão no transporte, distribuição e utilização da energia elétrica e, juntamente com o motor de corrente alternada, mostrou o grande interesse da utilização da corrente alternada, numa época em que se confrontavam idéias sobre a melhor maneira de usar a energia elétrica, se sob a forma de corrente contínua ou sob a forma de corrente alternada. No transformador monofásico existe um núcleo de ferro em torno do qual estão montadas duas bobinas, uma para receber a tensão (o primário) e outra para fornecer a tensão (o secundário). Aula 14 - Cálculo de Transformador Monofásico Para projetarmos um transformador, é necessário primeiro definir o tipo e a finalidade do mesmo, se é para uso como estabilizador, isolador de corrente ou simplesmente como transformador de voltagem. Definindo o seu uso, vamos definir as voltagens dos enrolamentos, se os mesmos serão de uso contínuo ou intermitente e qual a potencia que necessitamos. Definindo estes dados, vamos fazer nosso projeto calculando a bitola do fio, numero de espiras de cada bobina, sessão em mm² do ferro silício etc. Na figura são determinadas as medidas proporcionais do ferro silício, no transformador. Tanto as parte laterais quanto as superiores e inferiores (A) devem ter as mesmas medidas, a parte central deve ter o dobro da medida (2A), Vamos determinar as características do transformador que queremos fabricar, e executar os cálculos de acordo com as mesmas. Voltagens de entrada: 110 + 110 volts; Voltagens de saída: 12 + 12 volts; Correntes de saída para cada voltagem: 5 A; Freqüência de operação: 60 hz. Passo 1 - Devemos calcular a ferragem de chapas de ferro silício para transformador do tipo encouraçado definindo as medidas da perna central (Seção Bruta = 2a x b) que é a área do núcleo, e o numero de chapas, geralmente é 0,3556 mm. Continuamos o cálculo passo a passo. Calculamos também as espiras do enrolamentos primários sendo de fio esmaltado derivado em duas seções. Para melhorar a qualidade deste transformador, daremos uma demão de esmalte isolante em todas as chapas de ferro silício e isolaremos cada camada dos enrolamentos com um papel isolante de 0,1mm sendo que entre o primário e o secundário uma camada isolante de 0,2mm. No acabamento final de todos os enrolamentos, para proteger as pontas dos mesmos que ficarão externas, passaremos uma fita auto-adesiva de papel isolante de 0,4mm. Podemos dar um banho de esmalte isolante no transformador depois de pronto. Folha de Dados - Chapa de Aço Silício Folha de Dados - Fios Magnéticos Folha de Dados - Papéis Isolantes Folha de Dados - Carretéis para chapa de 40mm Aula 15 - Enrolamento de Transformadores Para enrolarmos transformadores, devemos separar tiras de papel isolante, cola branca, cadarço, carretel e chapas de aço silício. Devemos enrolar uma espira do lado da outra, bem organizada, esta organização é extremamente importante para caber as laminas no carretel após tudo feito. Para iniciar o enrolamento de um transformador , o carretel deve ter um orifício na aba lateral, rente ao fundo do carretel, verificando o lado que permanece fora do núcleo; as espiras devem ficar unidas, tanto quanto possível, uma das outras para otimizar do espaço existente; o isolamento entre camadas é feito com uma fibra de papel impermeável de baixa espessura. A inserção de uma fibra isolante entre o final do enrolamento primário e o início do enrolamento secundário é fundamental devido a maior diferença de potencial existente. Use uma tensão mecânica adequada nos condutores, durante a colocação dos enrolamentos. Esforços maiores poderão romper o fio, ou em caso contrário, as espiras ficarão frouxas dificultando a sua acomodação. A saída do terminal do enrolamento deve ser feita ao lado da extremidade onde ocorreu a entrada do enrolamento. Coloque um espaguete fino para isolar o condutor da camada inferior. O restante da última camada, quando não tiver o total das espiras, poderá ser preenchida por uma fibra isolante cuja espessura deverá ser a mais próxima possível do diâmetro do fio. Desta forma a camada ficará bem nivelada, permitindo um melhor acabamento. O enrolamento secundário deverá ter seus terminais, no lado oposto ao do enrolamento primário. Use uma fibra isolante final para o encerramento dos enrolamentos e proteção do conjunto. Efetue a secagem em estufa com temperatura controlada para retirar a umidade e providencie a impregnação com verniz apropriado a fim de aumentar o poder de isolação, evitando a penetração de umidade e reduzindo os efeitos da vibração entre espiras e das chapas do núcleo. Faça uma avaliação da performace do transformador construído efetuando os testes de resistência do isolamento, continuidade dos circuitos, corrente a vazio, perdas no cobre e no ferro. Aula 16 - Medidas de Resistência do Primário e Secundário com Ponte de Wheatstone A ponte de Wheatstone é um método mais refinado de se determinar a resistência do primário e secundário do transformador. Ela consiste na utilização de um galvanômetro, dois resistores de resistência conhecida (R1 e R2) e outro de resistência variável (RV), além de uma fonte de tensão. Quando os produtos cruzados dos resistores da ponte de Wheatstone forem iguais, o galvanômetro não indicará nenhuma corrente elétrica no ramo CD. Nesta situação, dizemos que a ponte está em equilíbrio. Com isso é possível determinar a resistência desconhecida. Sendo o transformador do tipo abaixador a resistência do secundário é menor que a do primário, logo realizando as medidas de resistência no enrolamentos é possível determinar o primário e secundário do transformador. Aula 17 - Polaridade de Transformadores Polaridade de Transformadores é a marcação existente nos terminais (dos enrolamentos) dos transformadores indicando o sentido da circulação de corrente em um determinado instante em conseqüência do sentido do fluxo produzido. A marcação da polaridade dos terminais dos enrolamentos de um transformador monofásico, indica quais são os terminais positivos e negativos em um determinado instante, isto é, a relação entre os sentidos momentâneos das forças eletromotrizes (fem) nos enrolamentos primário e secundário. A polaridade depende de como são enroladas as espiras do primário e do secundário que podem ter sentidos concordantes ou discordantes. Este sentido tem aplicação direta quanto à polaridade da força eletromotriz (fem). A ABNT recomenda que os terminais de tensão superior sejam marcados com H1 e H2 e os de tensão inferior com X1 e X2. Golpe indutivo com corrente contínua: Liga-se os terminais de tensão superior H1 e H2 a uma fonte de corrente contínua e instala-se um voltímetro entre esses terminais de modo a obter uma deflexão positiva ao se ligar a fonte CC. Em seguida, transfere-se o voltímetro para os terminais de baixa tensão, desliga-se a tensão de alimentação e observa-se o sentido de deflexão do voltímetro; quando as duas deflexões são em sentidos IGUAIS a polaridade é ADITIVA. Aula 18 - Ensaios em Transformadores á Vazio e em Curto Ensaios em Transformadores Monofásicos á vazio O secundário é deixado em aberto (não ligado a qualquer carga), sendo o enrolamento primário ligado à tensão nominal. Dado que o secundário está em vazio, nenhuma corrente flui nele e, consequentemente: a) nenhuma energia é transmitida para aquele ramo do circuito b) as perdas de Joule, no enrolamento secundário, são nulas. Verifica-se, entretanto, que o watímetro e o amperímetro, inseridos no circuito do primário, mostram valores não nulos – esta energia é “gasta” no enrolamento primário (Joule) e no núcleo de ferro (Eddy e histerese). Dado que o valor de RP e XP são muito inferiores a RC e Xm, poderemos dizer que a energia gasta neste ensaio é atribuível às perdas de Eddy e de Histerese, denominadas de perdas no ferro – PFE Além deste valor de perdas, poderemos ainda determinar o factor de potência do transformador, em vazio. Este valor é importante, pois muitas vezes o transformador é deixado sem carga, tendo, do ponto de vista do fornecedor de energia, energia reactiva (consumida ou produzida) que importa conhecer. Ensaios em Transformadores Monofásicos em curto-circuito O secundário é curto circuitado e aumenta-se a tensão no primário até que a corrente no secundário atinja o valor nominal. Note-se que, estando o secundário em curto circuito, a sua impedância é quase nula, donde, a tensão necessária, no primário, para obter essa corrente, é muito pequena1. É, assim, necessário possuir uma fonte de tensão regulável para alimentar com um valor reduzido o enrolamento primário2. Como neste ensaio a tensão no primário é reduzida, então a corrente que flui no enrolamento (IP) é também reduzida. Este ensaio permite conhecer, também, o valor da corrente de curto circuito do secundário (e, através da relação de transformação, a corrente de curto circuito do primário), fazendo uma regra de três simples – se com uma tensão VPcc se obtém a corrente nominal no secundário, então com a tensão nominal no primário (e um curto circuito no secundário) obter-se-á a corrente de curto circuito. O conhecimento deste valor é de fundamental importância para a determinação de algumas grandezas relacionadas com dispositivos de proteção na instalação elétrica, à qual o transformador pertence. Aula 19 - Ligação de Transformador Monofásico É possível executar ligações série / paralelo entre transformadores individuais ou em transformadores de múltiplos enrolamentos com a finalidade de variar a relação tensão / corrente ou variar a potência disponibilizada ao sistema. Para executar com sucesso as ligações série / paralelo nos terminais dos enrolamentos é necessário ter o pleno conhecimento de suas polaridades. Ligação série: Deve-se observar que os enrolamentos deverão ter a mesma capacidade de corrente elétrica e os terminais dos enrolamentos podem ser conectados com polaridade subtrativa ou aditiva, tendo como resultante a subtração ou a adição das tensões induzidas nas bobinas. A potência disponibilizada ao sistema é aumentada para a conexão que utiliza a polaridade aditiva, mas será reduzida se a conexão utilizada for subtrativa. Ligação paralela: Neste caso deve-se observar que os enrolamentos deverão ter a mesma capacidade de tensão elétrica e os terminais dos enrolamentos só admitem a conexão com polaridade subtrativa. A corrente disponibilizada ao sistema é sempre aumentada para esse tipo de conexão. Aula 20 - Transformador Trifásico O transformador trifásico pode ser visto como um conjunto de três transformadores monofásicos. Temos então três primários e ao menos três secundários que terão de trabalhar juntos. Para trabalharem juntos, existem alguns cuidados a serem tomados e observados a serem feitas, e a partir destas, podemos estabelecer padrões de ligação para o transformador trifásico e denominar esses padrões de ligação. O funcionamento dos três conjuntos primário-secundário é semelhante ao do transformador monofásico. Vão surgir diferenças entre vários tipos de transformadores trifásicos, devido às formas como se ligam os primários e os secundários: em estrela, em triângulo e em zig-zag. As várias combinações possíveis produzem no secundário sistemas trifásicos com diferentes valores de tensões simples e compostas e diferentes desfasamentos, que são identificados e denominados abaixo.  Triângulo / Triângulo (D/d);  Estrela / Triângulo (Y/d);  Estrela / Estrela (Y/y);  Triângulo / Estrela (D/y); As ligações trifásicas e as respectivas grandezas nos lados primário e secundário são mostradas na figura. terça-feira, 30 de abril de 2013 Aula 34 - Motor de Enrolamentos Separados Baseado em que a rotação de um motor elétrico (rotor gaiola) depende do número de pólos magnéticos formados internamente em seu estator, o motor de enrolamentos separados possui na mesma carcaça dois enrolamentos independentes e bobinados com números de pólos diferentes. Ao alimentar um ou outro, se terá duas rotações, uma chamada baixa e outra, alta. As rotações dependerão dos dados construtivos do motor, não havendo relação obrigatória entre baixa e alta velocidade. Exemplos: 6/4 pólos (1200 /1800 rpm); 12/4 pólos (600/1800 rpm). Ao alimentar uma das rotações, deve-se ter o cuidado de que a outra esteja completamente desligada, isolada e com o circuito aberto, pelos seguinte motivos: não há possibilidade de o motor girar em duas rotações simultaneamente; nos terminais não conectados à rede haverá tensão induzida gerada pela bobina que está conectada; caso circule corrente no enrolamento que não está sendo alimentado surgirá um campo magnético que interferirá com o campo do enrolamento alimentado; não é interessante que circule corrente no bobinado que não está sendo utilizado, tanto por questões técnicas como econômicas (consumo de energia). Essas são as razões pela quais os enrolamentos destes motores são fechados internamente em estrela (Y). Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sexta-feira, 26 de abril de 2013 Aula 33 - Motor Dahlander O Motor de indução Dahlander proporciona velocidades diferentes em um mesmo eixo. Na grande maioria, são para apenas um valor de tensão, pois as religações disponíveis geralmente permitem apenas a troca das velocidades. A potência e a corrente para cada rotação são diferentes. Este é um motor com enrolamento especial que pode receber dois fechamentos diferentes, de forma a alterar a quantidade de pólos, proporcionando, assim, duas velocidades distintas, mas sempre com relação 1:2. Exemplos: 4/2 pólos (1800/3600 rpm); 8/4 (900/1800 rpm). A ligação Dahlander permite uma relação de pólos de 1:2 o que corresponde a mesma relação de velocidade. Quando a quantidade de pólos é maior a velocidade é mais baixa, quando é menor a velocidade é mais alta. Isso decorre da Formula : n = 120 x f x (1-s) / p, quando a freqüência é 60 Hz, onde n = velocidade , p o número de pólos, s = escorregamento e f a freqüência. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest quinta-feira, 25 de abril de 2013 Aula 32 - Motor de indução trifásico com rotor bobinado O Motor de Indução Trifásico com rotor bobinado difere do motor de rotor em gaiola de esquilo apenas quanto ao rotor, constituído por um núcleo ferromagnético laminado sobre o qual são alojadas as espiras que constituem o enrolamento trifásico, geralmente em estrela. O três terminais livres de cada uma das bobinas do enrolamento trifásico são ligados a três anéis de deslizamento de escovas colocados no eixo do rotor e por meio de escovas de grafite estacionadas no estator. Esses três anéis são ligados exteriormente a um reostato de partida constituído por três resistências variáveis, ligadas também em estrela. Desse modo, os enrolamentos do rotor também ficam em circuito fechado. A função do reostato de partida, ligado aos enrolamentos do rotor, é reduzir as correntes de partida elevadas, no caso de motores de elevada potência. A medida que o motor ganha velocidade, as resistências são, progressivamente, retiradas do circuito até ficarem curto-circuitadas (retiradas), quando o motor passa a funcionar no seu regime nominal. O motor de rotor bobinado também funciona com os elementos do rotor em curto-circuito (tal como o motor de rotor em gaiola de esquilo), quando atinge o seu regime nominal. O motor de indução de rotor bobinado substitui o de rotor em gaiola de esquilo em potências muito elevadas devido ao abaixamento da corrente de partida permitido pela configuração do rotor. Os motores de indução de rotores bobinados são muito empregados quando se necessita de partida a tensão plena de armadura, com grande conjugado de partida e corrente de linha moderada na partida. Por intermédio do dimensionamento, os resistores do reostato fazem o motor trabalhar com escorregamento muito maior que o convencional (> 5%), fazendo com que se consiga um conjugado de partida maior. Esse tipo de motor pode ser usado também em máquinas que necessitam de controle de rotação, pois, conforme se retira ou insere resistência ao rotor, sua velocidade varia. Nesta situação deve-se compensar a carga no motor para evitar o sobreaquecimento, já que a auto-refrigeração diminui. O valor das resistências de partida, bem como suas potências, deve ser dimensionado especificamente para cada motor conforme as necessidades de torque na partida. Na placa de identificação pode-se ver a tensão e a corrente do rotor, valores que servirão de bases para cálculos. O comando dos circuitos para a instalação desses motores deve ser projetado para que o motor não dê partida se as resistências não estiverem na posição exata (máxima resistência), para evitar o uso incorreto. Estes motores são mais caros que os de rotor em curto, e exigem maiores cuidados de manutenção. Os inversores de freqüência e os soft-starters têm tomado o mercado deles. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 10:11 2 comentários: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest segunda-feira, 22 de abril de 2013 Aula 31 - Motor de indução trifásico com rotor gaiola de esquilo O motor de indução trifásico com rotor em gaiola de esquilo é constituído por um núcleo de chapas ferromagnéticas, isoladas entre si, sobre o qual são colocadas barras de alumínio (condutores), dispostas paralelamente entre si e unidas nas suas extremidades por dois anéis condutores, também em alumínio, que provocam um curto-circuito nos condutores. O estator do motor é também constituído por um núcleo ferromagnético laminado, nas cavas do qual são colocados os enrolamentos alimentados pela rede de corrente alternada trifásica. A vantagem desse rotor é que resulta em uma construção do induzido mais rápida, mais pratica e mais barata. Trata-se de um motor robusto, barato, de rápida produção, que não exige coletor (elemento sensível e caro) e de rápida ligação na rede. As barras condutoras da gaiola esquilo são colocadas geralmente com uma certa inclinação para evitar as trepidações e ruídos pela ação eletromagnéticas entre os dentes das cavas do estator e do rotor. A principal desvantagem é que o torque de partida é reduzido em relação à corrente absorvida pelo estator. Ligações do motor trifásico Motor de indução trifásico de 6 pontas na ligação Triângulo - 220 VAC. Motor de 6 pontas - São fabricados para operar com 2 tensões relacionadas por 1,73, usualmente 220-380 V ou 380-660 V. Na tensão mais baixa serão ligados em triângulo e na mais alta em estrela. Motor de 9 pontas - Podem ser ligados em tensões relacionadas por 2, como 220-440 V ou 230-460 V. Na tensão mais baixa os enrolamentos são ligados em paralelo (yy - estrela paralela) e na tensão mais alta são conectados em série (Y - estrela série). Motor de indução trifásico de 6 pontas na ligação Estrela - 380 VAC. Motor de 12 pontas - Havendo 12 terminais disponíveis, é possível a ligação em 4 tensões diferentes, usualmente 220-380-440-760 V. Estes doze terminais de interligação referem-se a seis conjuntos de bobinas que constituem o motor elétrico. Para cada nível de tensão requerido teremos uma forma de realizar o fechamento de suas bobinas. São basicamente quatro tipos de fechamento, são eles: Duplo Triângulo (220V); Dupla Estrela (380V); Triângulo (440V) e Estrela (760V). Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Duplo Triângulo. Fechamento Duplo Triângulo - Este tipo de fechamento fará com que seja possível a conexão motor na menor tensão suportada por ele, em nosso exemplo 220V. Partindo do pressuposto que independente da tensão de alimentação, o motor de 12 pontas sempre receberá em seus Enrolamentos o mesmo nível de tensão e que em nosso exemplo, cada bobina permanecerá com 220V, temos o esquema elétrico de um fechamento para a tensão de 220V que por sinal é a menor tensão que este motor suporta. Tendo em vista que este fechamento assemelha- se com um circuito paralelo, o fechamento duplo triângulo ao ser conectado a rede de alimentação de 220V recebe em cada uma de suas bobinas os mesmos 220V da rede elétrica. Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Dupla Estrela. Fechamento Dupla Estrela - Neste fechamento temos a disposição das bobinas do motor a fim de alimentá-lo com uma tensão de 380V. Por se tratar do mesmo motor, temos que levar em consideração que cada bobina do motor elétrico trifásico receberá um nível de tensão de 220V, desta maneira vamos realizar o fechamento considerando as características de Tensão de Fase e Tensão de Linha aplicado aos seu enrolamentos,observe: Com a Tensão de Linha de380V representadas em R, S e T temos, respectivamente, as Tensões de Fase de 220V em cada uma das bobinas, sendo que este tipo de fechamento “comporta-se” como um circuito em série, logo, existe a divisão de tensão entre os conjuntos de bobinas associados. Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Triângulo Série. Fechamento Triângulo - Quando a necessidade é interligar o motor a uma tensão de 440V, então realizamos o fechamento triângulo. Levando em consideração as características apresentadas anteriormente, permitiremos através deste fechamento que cada um dos enrolamentos receba o mesmo nível de tensão dos fechamentos duplo estrela e duplo triângulo, ou seja, 220V. Veja que no fechamento em triângulo o motor será configurado a fim de receber a tensão de 440V, observe que, teoricamente a tensão de fase seria de 440V mas o fato de associarmos os enrolamentos em série permite que esta tensão seja dividida entre os dois enrolamentos fazendo com que cada um receba 220V. Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Estrela Série. Fechamento Estrela - Quando há necessidade de interligar o motor de 12 pontas em um nível elevado de tensão fazemos o uso do fechamento estrela para o motor de 12 pontas. Levando em consideração as características apresentadas anteriormente, permitiremos através deste fechamento que cada um dos enrolamentos receba o mesmo nível de tensão dos fechamentos duplo estrela e duplo triângulo, ou seja, 220V. Observe que os conjuntos de bobinas são associados em série a fim de garantir a distribuição da tensão de fase de forma proporcional a cada uma. Sendo a tensão de Linha (Alimentação ) de 760V podemos deduzir que a tensão de fase será de 440V. Para inverter o sentido de rotação de um motor trifásico, basta que se troquem duas fases da alimentação. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sábado, 20 de abril de 2013 Aula 30 - Motor de Indução Trifásico Os Motores de Indução Trifásicos são compostos basicamente de duas partes: um estator e um rotor. O estator constitui a parte estática de um motor e o rotor sua parte móvel. O estator é composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente para reduzir ao mínimo as perdas por correntes parasitas e histerese. Estas chapas têm o formato de um anel com ranhuras internas (vista frontal) de tal maneira que possam ser alojados enrolamentos que deverão criar um campo magnético no estator. O rotor, composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente como o estator, tem também o formato de um anel (vista frontal), com os enrolamentos alojados longitudinalmente. O motor de indução é o motor de construção mais simples. O estator e rotor são montados solidários, com um eixo comum aos “anéis” que os compõem. A aplicação de uma tensão nos enrolamentos do estator irá fazer com que apareça uma tensão nos enrolamentos do rotor. Assim o estator pode ser considerado como o primário de um transformador e o rotor como seu secundário. O espaço entre o estator e o rotor é denominado entreferro. Os enrolamentos, ou bobinas, são em número de três. Estas bobinas, alojadas nas ranhuras do estator, podem ser ligadas em estrela ou triângulo. No rotor os enrolamentos, enrolados longitudinalmente a seu eixo, podem ser realizados de duas maneiras, o que dá origem a dois tipos de rotor: Rotor Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado. O funcionamento de um motor de indução trifásico baseia-se no princípio do acoplamento eletromagnético entre o estator e o rotor, pois há uma interação eletromagnética entre o campo girante do estator e as correntes induzidas nas barras do rotor, quando estas são cortadas pelo campo girante. O campo girante é criado devido aos enrolamentos de cada fase estarem espaçados entre si de 120º. Sendo que ao alimentar os enrolamentos com um sistema trifásico, as correntes I1, I2 e I3 originarão seus respectivos campos magnéticos H1, H2 e H3, também, espaçados entre si 120°. Além disso, como os campos são proporcionais às respectivas correntes, serão defasados no tempo, também de 120° entre si. A soma vetorial dos três campos H1, H2 e H3, será igual ao campo total H resultante. A composição do campo gerado pela corrente induzida no rotor com o campo girante do estator resulta em uma força de origem magnética que gera um conjugado no eixo do motor, tendendo a fazer o rotor girar no sentido do campo girante. Se o conjugado é suficiente para vencer o conjugado resistente aplicado sobre o eixo, o rotor começa a girar. A energia elétrica fornecida ao estator pela rede é transformada em energia mecânica através do eixo do motor. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest segunda-feira, 15 de abril de 2013 Aula 29 - Motor monofásico com dois e quatro terminais O Motor monofásico com dois terminais é destinado apenas a um valor de tensão, e não pode ser adaptado a diferentes valores de tensão. Assim, a tensão aplicada na placa deve ser igual à tensão da rede de alimentação. Outro inconveniente é o fato de não ser possível a inversão do seu sentido de rotação, pois ele tem somente dois terminais em que são ligados os condutores de fase (L) e neutro (N). A inversão dos cabos de alimentação fase e neutro não provoca a inversão do sentido de giro. No caso de ter acesso ás 4 pontas dos enrolamentos ou a 3 ( uma delas é a comum ), pode,os medir a resistência Ohmica dos dois enrolamentos, o enrolamento auxiliar ( enrolamento de arranque ) tem aproximadamente o dobro da resistência do enrolamento de trabalho, o interruptor é ligado durante o arranque. Caso encontre dois enrolamentos com a mesma resistência, então é um motor que trabalha com capacitor permanente, devemos ligá-lo exatamente do mesmo modo mas tendo atenção que a chave de partida que abre após o arranque não é montada. No Motor monofásico com quatro terminais o enrolamento é dividido em duas partes iguais. Torna-se possível a instalação do motor a dois valores de tensão, que são chamados de tensão maior e tensão menor. O valor de tensão maior é sempre igual a duas vezes o valor de tensão menor, sendo que os valores mais utilizados são 220V para o de maior tensão e 110V para o de menor tensão. Não é possível inverter o sentido de rotação desse motor. Pelo diagrama a seguir, os terminais 1 e 2 são conectados a uma metade e os terminais 3 e 4 à segunda metade do enrolamento. As duas partes do enrolamento devem ser ligadas em série se a tensão de alimentação for de 220V. Se a tensão de alimentação for 110V, as duas partes do enrolamento devem ser ligadas em paralelo, como mostra a figura ao lado. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 02:48 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest quarta-feira, 10 de abril de 2013 Aula 28 - Motor Monofásico com Dois Capacitores O Motor monofásico com dois Capacitores é uma "mistura" dos 2 anteriores: possui um capacitor de partida, desligado através de chave centrífuga quando o motor atinge cerca de 80% de sua rotação síncrona, e um outro que se encontra permanente mente ligado. Com isso, possui todas as vantagens daqueles motores: alto conjugado de partida, alta eficiência e fator de potência elevado. No entanto seu custo é elevado e só é fabricado para potências superiores a 1 cv. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 02:44 Um comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest segunda-feira, 8 de abril de 2013 Folha de Dados - Motores de Indução Monofásicos Postado por Prof. Sinésio Gomes às 02:33 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest domingo, 7 de abril de 2013 Aula 27 - Motor Monofásico com Capacitor de Partida O Motor Monofásico com Capacitor de Partida é semelhante ao de fase dividida. A principal diferença reside na inclusão de um capacitor eletrolítico em série com o enrolamento auxiliar de partida. O capacitor permite um maior ângulo de defasagem entre as correntes dos enrolamentos principal e auxiliar, proporcionando assim elevados conjugados de partida. Como no motor de fase dividida, o circuito auxiliar é desconectado quando o motor atinge entre 75% a 80% da velocidade síncrona. Neste intervalo de velocidades, o enrolamento principal sozinho desenvolve quase o mesmo conjugado que os enrolamentos combinados. Para velocidades maiores, entre 80% e 90% da velocidade síncrona, a curva de conjugado com os enrolamentos combinados cruza a curva de conjugado do enrolamento principal de maneira que, para velocidades acima deste ponto, o motor desenvolve menor conjugado, para qualquer escorregamento, com o circuito auxiliar ligado do que sem ele. Devido ao fato de o cruzamento das curvas não ocorrer sempre no mesmo ponto e, ainda, o disjuntor centrífugo não abrir sempre na mesma velocidade, é prática comum fazer com que a abertura aconteça, na média, um pouco antes do cruzamento das curvas. Após a desconexão do circuito auxiliar, o seu funcionamento é idêntico ao do motor de fase dividida. Com o seu elevado conjugado de partida (entre 200% e 350% do conjugado nominal), o motor de capacitor de partida pode ser utilizado em uma grande variedade de aplicações e é fabricado em potências que vão de 1/4 cv a 1,5 cv. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sábado, 6 de abril de 2013 Aula 26 - Motor Monofásico com Capacitor Permanente No Motor Monofásico com Capacitor Permanente (Permanent-Split Capacitor) o enrolamento auxiliar e o capacitor ficam permanentemente energizados. O efeito deste capacitor é o adiantamento da corrente no enrolamento auxiliar aumentando, com isso, o conjugado máximo, o rendimento e o fator de potência, além de reduzir sensivelmente o ruído. Construtivamente são menores e isentos de manutenção pois não utilizam contatos e partes móveis, como nos motores anteriores. Porém, seu conjugado de partida normalmente é inferior ao do motor de fase dividida (50% a 100% do conjugado nominal), o que limita sua aplicação a equipamentos que não requeiram elevado conjugado de partida, tais como: máquinas de escritório, ventiladores, exaustores, sopradores, bombas centrífugas, esmeris, pequenas serras, furadeiras, condicionadores de ar, pulverizadores, etc. São fabricados normalmente para potências de 1/50 a 1,5 cv. No gráfico há características do conjugado x velocidade. O baixo torque de partida ocorre pois o capacitor não está dimensionado para proporcionar o equilíbrio na partida, mas para condições de rotação nominal. Eliminando o interruptor centrífugo pode reduzir significativamente o custo de fabricação. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Um comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sexta-feira, 5 de abril de 2013 Aula 25 - Motor Monofásico de Fase Dividida O Motor Monofásico de Fase Dividida (Split-phase) possui um enrolamento principal e um auxiliar (para a partida), ambos defasados no espaço de 90 graus elétricos. O enrolamento auxiliar cria um deslocamento de fase que produz o conjugado necessário para a rotação inicial e a aceleração. Quando o motor atinge uma rotação de cerca de 75% da velocidade nominal o enrolamento auxiliar é desconectado da rede através de uma chave que normalmente é atuada por uma força centrífuga. Após desligamento do enrolamento auxiliar o motor continua a rodar através de em um único campo oscilante, o que em conjunto com a rotação do rotor, resulta em um efeito de campo rotativo. Como o enrolamento auxiliar é dimensionado para atuação somente na partida, seu não desligamento provocará a sua queima. O ângulo de defasagem que se pode obter entre as correntes do enrolamento principal e do enrolamento auxiliar é pequeno e, por isso, esses motores têm conjugado de partida igual ou pouco superior ao nominal, o que limita a sua aplicação a potências fracionárias e a cargas que exigem reduzido ou moderado conjugado de partida, tais como máquinas de escritórios, ventiladores e exaustores, pequenos polidores, compressores herméticos, bombas centrífugas, etc. Normalmente são construídos em potências fracionárias que não excedem ¾ de CV. Um motor de fase dividida não tem nenhuma capacitância no circuito auxiliar. A mudança de fase em relação à corrente principal é conseguida por utilização de condutores muito finos para alcançar uma elevada resistência à relação de reatância. O aumento da resistência do enrolamento auxiliar traz como consequência o fato dele só poder ser utilizada durante a partida. Um motor de fase dividida tem o torque significativamente menores devido à redução do ângulo de fase entre as correntes do enrolamento principal e auxiliar. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest quinta-feira, 4 de abril de 2013 Aula 24 - Motor Monofásico de Pólos Salientes O motor Monofásico de pólos salientes é uma variação do motor de campo distorcido, que se destaca entre os motores de indução monofásicos por seu processo de partida, que é o mais simples, confiável e econômico. Uma das formas mais comuns de motores de indução monofásicos é a de polos salientes, ilustrada esquematicamente na figura. Observa-se que uma parte de cada polo (em geral 25% a 35% do mesmo) é abraçada por uma espira de cobre em curto-circuito. A corrente induzida nesta espira faz com que o fluxo que a atravessa sofra um atraso em relação ao fluxo da parte não abraçada pela mesma. O resultado disto é semelhante a um campo girante que se move na direção da parte não abraçada para a parte abraçada do polo, produzindo conjugado que fará o motor partir e atingir a rotação nominal. O sentido de rotação, portanto, depende do lado em que se situa a parte abraçada do polo. Consequentemente, o motor de campo distorcido apresenta um único sentido de rotação. Este geralmente pode ser invertido, mudando-se a posição da ponta de eixo do rotor em relação ao estator. Quanto ao desempenho dos motores de campo distorcido, apresentam baixo conjugado de partida (15% a 50% do nominal), baixo rendimento e baixo fator de potência. Devido a esse fato, eles são normalmente fabricados para pequenas potências, que vão de alguns milésimos de cv até 1/4 cv. Pela sua simplicidade, robustez e baixo custo, são ideais em aplicações tais como: movimentação de ar (ventiladores, exaustores, purificadores de ambiente, unidades de refrigeração, secadores de roupa e de cabelo), pequenas bombas e compressores e aplicações domésticas. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Um comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest quarta-feira, 3 de abril de 2013 Folha de Dados - Motor AC com campo Distorcido Postado por Prof. Sinésio Gomes às 02:30 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest Aula 23 - Motor Monofásico com Campo Distorcido Motor de indução monofásico com campo distorcido ou pólos sombreados (Shaded–Pole) apresenta um enrolamento auxiliar curto-circuitado. O motor de campo distorcido se destaca entre os motores de indução monofásicos, por seu método de partida, que é o mais simples, confiável e econômico. Uma das formas construtivas mais comuns é a de pólos salientes, sendo que cerca de 25 a 35% de cada pólo é enlaçado por uma espira de cobre em curto circuito. A corrente induzida nesta espira faz com que o fluxo que a atravessa sofra um atraso em relação ao fluxo da parte não enlaçada pela mesma. O resultado disto é semelhante a um campo girante que se move na direção da parte não enlaçada para a parte enlaçada do pólo, produzindo conjugado que fará o motor partir e atingir a rotação nominal. O sentido de rotação depende do lado que se situa a parte enlaçada do pólo, conseqüentemente o motor de campo distorcido apresenta um único sentido de rotação. Este geralmente pode ser invertido, mudando a posição da ponta de eixo do rotor em relação ao estator. Os motores de campo distorcido apresentam baixo conjugado de partida (15 a 50% do nominal), baixo rendimento (35%) e baixo fator de potência (0,45). Normalmente são fabricados para pequenas potências, que vão de alguns milésimos de cv até o limite de 1/4cv. Pela sua simplicidade, robustez e baixo custo, são ideais em aplicações tais como: ventiladores, exaustores, purificadores de ambiente, unidades de refrigeração, secadores de roupa e de cabelo, pequenas bombas e compressores, projetores de slides, toca discos e aplicações domésticas. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest terça-feira, 2 de abril de 2013 Aula 22 - Motores Monofásicos Construtivamente, os motores monofásicos são semelhantes aos trifásicos, com a diferença de possuírem um único enrolamento de fase. Sua grande vantagem é a de poderem ser ligados à tensão de fase das redes elétricas, normalmente disponíveis em residências e pequenas propriedades rurais - ao contrário do que sucede com as redes trifásicas. Em contrapartida, possuem o inconveniente de serem incapazes de partir sem a ajuda de um circuito auxiliar, o que não ocorre com os motores trifásicos. Em uma comparação com motores trifásicos, os monofásicos apresentam muitas desvantagens: apresentam maiores volume e peso para potências e velocidades iguais (em média 4 vezes); seu custo é mais elevado que os de motores trifásicos de mesma potência e velocidade; necessitam de manutenção mais apurada devido ao circuito de partida e seus acessórios; apresentam rendimento e fator de potência menores para a mesma potência; apresentam maior consumo de energia; possuem menor conjugado de partida e são difíceis de encontrar no comércio para potências mais elevadas (acima de 10 cv). Motores monofásicos não podem partir sozinhos porque não conseguem formar o campo girante, como fazem os motores trifásicos. O campo pulsante sempre tem a mesma direção e não permitindo a indução de correntes significativas nos enrolamentos rotóricos. Porém, se de alguma forma se puder conseguir um segundo campo com defasagem de 90° em relação à alimentação, se terá um sistema bifásico, com a conseqüente formação de um campo girante capaz de promover a partida, como mostra a figura ao lado. Existem várias maneiras de proporcionar esta defasagem. Cada uma delas corresponde a um determinado tipo de motor monofásico, como se verá na próximas seções. É importante salientar que após atingir certa velocidade (entre 65 - 80% de sua velocidade síncrona), o motor pode continuar trabalhando com uma só fase. Isto quer dizer que, após acelerado, o circuito auxiliar de partida pode ser "desligado" sem que o motor pare. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest segunda-feira, 1 de abril de 2013 Aula 21 - Motores Elétricos O motor elétrico é a máquina mais simples para se obter energia mecânica através da transformação de energia elétrica. Sendo que o motor de indução é o mais usado entre todos os tipos de motores, pois concilia robustez, grande versatilidade de aplicação, baixo custo, melhores rendimentos e não é poluente, aliados ao fato de se utilizar energia elétrica como fonte de alimentação (energia de fácil disponibilidade e baixo custo). Os tipos mais comuns de motores elétricos são: Motores de corrente contínua: São motores que precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada em contínua. Sua velocidade pode ser ajustada de acordo com a tensão aplicada. Tem sua utilização principal nas aplicações que requeiram elevado conjugado de partida (como tração elétrica) e controle de velocidade sobre grandes faixas, principalmente em potências elevadas. Devido a necessidade de uma fonte de corrente contínua, e forma construtiva tem o seu custo elevado. Motor universal: é um tipo de motor de funciona tanto em corrente contínua quanto em corrente alternada. O motor universal é um motor CC com excitação série, ou seja, um motor CC cujos enrolamentos de campo e de armadura estão conectados em série, podendo, portanto ser alimentado por uma única fonte, que pode ser contínua ou alternada monofásica. Motores de corrente alternada: São motores que sua alimentação é feita através de uma fonte de corrente alternada. Podem ser classificados em assíncronos (indução) e síncronos. As máquinas síncronas possuem velocidade fixa e têm sua aplicação bastante limitada, devido ao alto custo. Já os motores de indução são uti lizados na grande maioria das aplicações que necessitam de motores elétricos. Veja resumo de motores no link: << http://www.slideshare.net/sinesiogomes/motores-voges-manual >>. quarta-feira, 8 de maio de 2013 Aula 38 - Motor de Passo Os motores de passo são dispositivos eletromecânicos que convertem pulsos elétricos em movimentos mecânicos que geram variações angulares discretas. O rotor ou eixo de um motor de passo é rotacionado em pequenos incrementos angulares, denominados “passos”, quando pulsos elétricos são aplicados em uma determinada sequência nos terminais deste. Os Motores de Passo são muito utilizados em dispositivos computadorizados como drives, CD Rom, etc. Estes motores especiais que controlam os ângulos de giro de seus rotores. Em vez de girar continuamente, estes rotores giram em etapas discretas; os motores que fazem isso são denominados 'motores de passo'. O rotor de um motor de passo é simplesmente um ímã permanente que é atraído, sequencialmente, pelos pólos de diversos eletroímãs estacionários, como se ilustra: Num motor de passo, o rotor é atraído por um par de pólos do estator e a seguir, por outro. O rotor movimenta-se por etapas discretas, pausando em cada orientação, até que novo comando do computador ative um jogo diferente de eletroímãs. Estes eletroímãs são ligados/ desligados seguindo impulsos cuidadosamente controlados de modo que os pólos magnéticos do rotor se movam de um eletroímã para outro devidamente habilitado. A rotação destes motores é diretamente relacionada aos impulsos elétricos que são recebidos, e a sequência em que tais pulsos são aplicados reflete diretamente na direção em que o motor gira. A velocidade em que o rotor gira é fornecida pela frequência de pulsos recebidos, e o tamanho do ângulo rotacionado é diretamente relacionado com o número de pulsos aplicados. Motores de Passo de Relutância Variável O estator é formado por quatro polos (eletroímãs) usinados, de forma que as extremidades dos eletroímãs apresentem ranhuras, chamadas de dentes. O rotor é um círculo cuja circunferência é dentada como se fosse uma engrenagem. Cada dente do rotor corresponde a um polo saliente. O número de dentes do rotor determina o número de passos que devem ser executados para que o rotor execute um giro de 360 graus. O controle de velocidade e do sentido de giro deste tipo de motor de passo depende unicamente da ordem de energização das bobinas e dos detalhes mecânicos do rotor. Motores de Passo de Imã Permanente O motor é muito parecido com o motor de relutância variável. A diferença é que o rotor do motor de passo de imã permanente é composto por ímãs, o que dá a esse motor uma característica muito importante. Ele mantém sua última posição mesmo quando desenergizado. Ao energizar uma das fases, é criado um campo magnético. Assim, um torque é gerado pela atração do pólo gerado com o pólo oposto do imã permanente. Este tipo de motor tem um ímã permanente em um eixo liso, gerando uma mecânica mais simples e barata. A vantagem desse tipo de motor é o fato dele ter um campo magnético permanente que se soma ao campo magnético das bobinas, dando uma potência, ou torque, maior na partida. A desvantagem desse tipo de motor é o fato deles terem um passo maior, com menor precisão. Quando um estator é ativado, o eixo se alinha com o campo magnético até o estator ser desligado e o estator seguinte ligado. Motores de Passo Híbridos O motor é mais caro do que o de ímã permanente, mas oferece melhor desempenho com respeito à resolução de passo, torque e velocidade. Ângulos de passos típicos de motores híbridos estão entre 3,6º a 0,9º (100-400 passos por volta). O motor híbrido combina as melhores características do motor de imã permanente e do motor de relutância variável. O rotor é multidentado como no motor de relutância variável e contém um ímã permanente ao redor de seu eixo. Os dentes do rotor fornecem um melhor caminho que ajuda a guiar o fluxo magnético para locais preferidos no GAP de ar. Este tipo de motor mistura a mecânica mais sofisticada do motor de Relutância Variável com a potência do ímã permanente no eixo, dando um torque maior com maior precisão nos passos, que podem variar entre 3,6° e 0,9° graus, contra 7,5° a 15° graus para o de ímã permanente. O eixo do motor é construído com dois grupos de dentes, um com o POLO SUL saliente e o outro com o POLO NORTE, de modo que os dentes fiquem alternados. Semelhante aos tipos anteriores, as bobinas devem ser ligadas em sequência para o eixo poder girar. Tipos de pólos de motores de passo Geralmente têm duas fases e podem ser bipolar ou unipolar. Nos motores unipolares são usados dois enrolamentos por fase e costumam ter um contato em comum, resultando em cinco, seis ou oito conexões. Nos modelos onde a conexão comum dos dois pólos é separada, são seis conexões externas e nos modelos onde a conexão comum é soldada internamente, são cinco conexões externas. Os de oito conexões externas contêm a conexão em comum dos dois pólos separada e facilitam a ligação em série ou paralela das bobinas. Eles são chamados de unipolares e facilitam o projeto por não necessitar de ligação reversa nos pólos. Os modelos com cinco ou seis conexões têm as bobinas ligadas em série e necessitam da capacidade de reverter as ligações entre as bobinas. Ligação reversa é um tipo de ligação muito comum entre motores onde os pólos A e B da bobinas podem ser ligados ao positivo e negativo respectivamente, ou invertida, negativo e positivo respectivamente. Os Motor de Passo Bipolar usam uma ligação por pólo e necessitam que o circuito de controle possa reverter o sentido da corrente para acionar as bobinas de forma correta. A diferença é apenas como os enrolamentos (estatores) do motor estão interligados entre si. O nome Unipolar (um polo) ou Bipolar (dois polos) vem do fato que nos unipolares a corrente circula pelas bobinas apenas em uma direção (ex. do fio comum para a phase A+ ou do comum para a phase B- e etc.). Já nos bipolares a corrente circula em ambas as direções em cada bobina, hora da Phase B+ para a B- hora da B- para a B+. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest terça-feira, 7 de maio de 2013 Aula 37 - Motor Universal Há um tipo intermediário de motor denominado motor universal, esse motor pode funcionar tanto com alimentação DC como AC. Porém, se substituirmos os ímãs permanentes dos estatores dos motores DC por eletroímãs e ligarmos (em série) esses eletroímãs no mesmo circuito do rotor e comutador, teremos um motor universal. Nos motores universais, tanto estator como rotor são eletroímãs com bobinas em série e concordância. Este motor 'girará' corretamente quer seja alimentado por corrente contínua ou corrente alternada. A diferença notável entre motor universal e motor DC é que se você alimentar o motor universal com fonte DC, ele não inverterá o sentido de rotação se você inverter a polaridade da fonte (como acontece com o motor DC), continuará a girar sempre no mesmo sentido. Se você quiser realmente inverter o sentido de rotação de um motor universal deverá inverter as ligações nos eletroímãs dos estatores para inverter seus pólos. Motores universais são usados, por exemplo, em batedeiras elétricas, aspiradores de pó etc. Em tais motores, com o tempo de uso, haverá desgastes nas escovas de carvão e deverão ser substituídas. Basta você levar um pedacinho da escova velha até uma loja de ferragens, comprar o par de escovas novas adequadas e repor no motor; uma operação bastante simples. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest domingo, 5 de maio de 2013 Aula 36 - Motor Corrente Contínua Os motores de corrente contínua surgiram como uma forma de solucionar os problemas onde há a necessidade de controle e variação de velocidade e torque em máquinas elétricas acionantes, pois sua velocidade pode ser continuamente alterada mediante a variação da tensão de alimentação. Além disso, os motores CC apresentam torque constante em toda a faixa de velocidade. O motor de corrente contínua é constituído de: Estator e Rotor. Partes Constituintes – Estator: 1 - Carcaça que é a estrutura que suporta todas as demais partes. Também tem por função conduzir o fluxo magnético de um pólo ao outro. 2 - Pólos de Excitação Principal: constitui um núcleo magnético formado por um conjunto de chapas laminadas. Têm por função produzir o fluxo magnético. As suas extremidades são mais largas e constituem as sapatas polares; 3 - Enrolamento principal de campo: o enrolamento principal de campo é bobinado sobre o pólo de excitação principal. É alimentada em corrente contínua e estabelece assim um campo magnético contínuo no tempo; 4 - Enrolamento auxiliar de campo: igualmente alojado sobre o pólo principal. Tem por função compensar a reação da armadura reforçando o campo principal; 5 - Pólos de Comutação: são alojados na região entre os pólos e constituídos por um conjunto de chapas laminadas justapostas; 6 - Enrolamentos de Comutação: são percorridos pela corrente de armadura, sendo ligados em série com este. Têm por função facilitar a comutação e evitar o aparecimento de centelhamento no comutador, 7 - Enrolamento de Compensação: são alojados em ranhuras na superfície dos pólos de excitação (sapatas polares). Têm por finalidade eliminar os efeitos do campo da armadura e melhorar a comutação. É mais comum em máquinas de alta potência, devido ao custo adicional de fabricação e dos materiais; 8 - Conjunto Porta-Escovas: o porta-escovas é a estrutura mecânica que aloja as escovas. É montado de tal forma que possa ser girado para um perfeito ajuste da comutação da máquina e as escovas são constituídas de material condutor e deslizam sobre o comutador quando este gira; elas são pressionadas por molas contra a superfície do comutador. As escovas também conectam o circuito externo da máquina com o enrolamento da armadura. Partes Constituintes – Rotor 9 - Núcleo Magnético: é constituído de um pacote de chapas de aço magnético laminadas, com ranhuras axiais para alojar o enrolamento da armadura; 10 - Enrolamento da Armadura: é composto de um grande número de espiras em série ligadas ao comutador. O giro da armadura faz com que seja induzida uma tensão neste enrolamento; 11 - Comutador: é constituído de lâminas de cobre (lamelas) isoladas umas das outras por meio de lâminas de mica (material isolante). Tem por função transformar a tensão alternada induzida numa tensão contínua; 12 - Eixo: é o elemento que transmite a potência mecânica desenvolvida pelo motor a uma carga a ele acoplada. Enrolamentos do Motor de Corrente Contínua O enrolamento do rotor denomina-se armadura cujas bobinas com terminais 1 e 2 serão alimentadas através das escovas e comutador e produzirão o campo magnético que irá reagir com o campo magnético do estator, criando torque e movimento, e geralmente é constituído por fios de seção maior. O estator é formado por um ou mais enrolamentos. O enrolamento Shunt do estator com terminais 5 e 6 é formado por muitas espiras de fio de menor seção. O enrolamento Série do estator com terminais 3 e 4 é formado por poucas espiras de fio de seção maior. O enrolamento do estator é denominado enrolamento de campo ou enrolamento de excitação. O enrolamento série pode conter um ou mais pólos, os pólos do estator são sempre salientes, de chapa de ferro silício. O estator pode abrigar 2, 4, 6 ou mais pólos, que vão interferir na velocidade máxima do motor. O conjunto comutador/escovas, que constitui a parte frágil dos motores de corrente contínua, para haver uma boa comutação, além de escovas adequadas, pressão de contato correto, porta escovas adequados, é necessária uma manutenção constante e especializada. No motor de corrente contínua a linha neutra é o ponto de ajuste ideal para a posição das escovas. Esta posição corresponde ao ponto em que as bobinas do rotor estão perpendicularmente posicionadas em relação ao campo fixo do estator; quando não há tensão induzida na bobina, este é o melhor instante para ocorrer a comutação. Funcionamento de um motor DC Uma vez que as correntes elétricas produzem campos magnéticos, a bobina, parte do rotor, quando energizada, se comporta como um ímã, criando um campo magnético Norte e um Sul, no rotor. Como os polos opostos se atraem, a bobina gera um torque sobre o rotor que se movimentará no sentido anti-horário, conforme se observa nos itens a e b da figura. Assim, o polo Norte do imã inferior ficará alinhado ao polo Sul da bobina (rotor). Quando a bobina girar 90 graus (item c da figura), não haverá mais torque. Nesse instante ocorrerá a inversão do sentido da corrente na bobina (rotor). Então a bobina continuará girando no sentido anti-horário até que seu polo Norte fique alinhado com o polo Sul do imã, fechando, assim, um ciclo completo de 360 graus e invertendo novamente o sentido de giro da corrente da bobina (item d da figura). O controle de velocidade de rotação de um motor DC é diretamente proporcional à tensão e à corrente aplicadas aos terminais de alimentação. Quanto maior a tensão aplicada, maior a corrente e, consequentemente, maior a velocidade e o torque do motor. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sábado, 4 de maio de 2013 Aula 35 - Motor Corrente Contínua com Imãs Permanentes O Motor de Corrente Contínua é construído com ímãs permanentes e um comutador que dá o torque inicial para 'disparar' o movimento. Esta é a condição necessária que algum 'pólo' altere sua polaridade para garantir a rotação do rotor. O modo mais comum para produzir essas reversões é usar um comutador. A corrente flui ora num sentido ora no outro, no rotor desse motor CC, graças às escovas. Essas escovas tocam o comutador do rotor de forma que a corrente inverte seu sentido a cada meia volta do rotor. Em sua forma mais simples, um comutador apresenta duas placas de cobre encurvadas e fixadas (isoladamente) no eixo do rotor; os terminais do enrolamento da bobina são soldados nessas placas. A corrente elétrica 'chega' por uma das escovas (+), 'entra' pela placa do comutador, 'passa' pela bobina do rotor, 'sai' pela outra placa do comutador e 'retorna' á fonte pela outra escova (-). Nessa etapa o rotor realiza sua primeira meia-volta. Nessa meia-volta, as placas do comutador trocam seus contatos com as escovas e a corrente inverte seu sentido de percurso na bobina do rotor. E o motor CC continua girando, sempre com o mesmo sentido de rotação. terça-feira, 25 de junho de 2013 Aula 42 - Enrolamento Concêntrico de Motores trifásicos A maneira mais conveniente de associar vários condutores de um enrolamento é distribuí-los em forma de bobinas e a distribuição deve ser feita de tal modo que formem grupos. As bobinas de cada grupo são ligadas entre si, apresentando cada grupo um início e um fim, colocados uniformemente nas ranhuras do núcleo do estator para gerar o campo magnético. Os enrolamentos dos motores CA podem ter diversas formas e distribuições, dentre as quais destacamos o enrolamento concêntrico O nome enrolamento concêntrico (ou em cadeia) é associado ao de uma corrente, devido a analogia que existe entre os grupos de bobinas (posição relativa entre eles) e os elos das correntes. No enrolamento concêntrico o formato das suas bobinas normalmente é oval e o enrolamento é constituído por grupos contendo duas, três e até mais bobinas de tamanhos diferentes (com o mesmo centro de referência). Cada ranhura pode conter um ou mais lados de bobinas e o número de espiras por bobina em um grupo pode variar em função da distribuição nas ranhuras. Este tipo de enrolamento pode ser executado manualmente ou utilizando formas pré-moldadas ou ainda máquinas automáticas para colocação do enrolamento. Exemplo: Rebobinagem de motor trifásico de 5 CV; 2 polos; 220/380 VAC; 14/8 A; Concêntrico com ligação tipo Série; 24 ranhuras; 2 grupos de bobinas por fase formando 4 bobinas por fase de 33 espiras cada bobina; passo do enrolamento: 1:10:12; comprimento do estator: 109 mm; diâmetro interno do núcleo: 90 mm ; Fio para o enrolamento: nº- 16 AWG ( pegue o valor da corrente em 380 V e divida por 7 - o resultado é o n°- do fio em mm², 8 / 7 = 1,14 mm², fio mais próximo 16 WAG = 1,3 mm² ). Para a confecção, colocação e ligação das bobinas que formam o enrolamento devemos conhecer de antemão suas principais características: sendo que o Número de Bobinas é determinado em função do número de dentes do estator, número de pólos e do tipo de enrolamento. 1 - O Passo Polar é determinado pela distância em dentes entre o início de duas bobinas interligadas da mesma fase. O passo polar define a região onde será concentrado um pólo magnético formado por esta bobina. 2 - O Passo da Bobina é a distância em dentes compreendida entre os dois lados da mesma bobina. Quando o passo de bobina for igual ao passo polar, este é denominado de passo de bobina inteiro; caso seja menor que o passo polar é denominado de passo de bobina fracionário. No projeto dos motores elétricos o passo ideal é determinado através de ensaios em laboratórios até se obter o melhor rendimento da máquina, não desprezando o custo de produção. Para calcular usamos as seguintes expressões: Enrolamento meio imbricado Yb = Yp – (2q –1) e para Enrolamento imbricado Yb = Yp – (q –1). Os enrolamentos meio imbricado são geralmente projetados com bobinas de passo fracionário (5/6 do passo polar) pois este tamanho além de economizar material (cobre) reduz as harmônicas das f.e.m. induzidas nos enrolamentos, resultando em menores perdas por correntes parasitas e histerese. 3 - Número de Pólos de um motor CA afeta diretamente sua velocidade, ou seja, de desejamos um motor com elevada rotação este deverá apresentar o mínimo de pólos magnéticos. A maneira pela qual os grupos de bobinas são interligados também influi na formação dos pólos. A equação a seguir nos fornece a relação entre as grandezas freqüência da rede de alimentação, número de pólos e velocidade do motor, onde: P = número de pólos; f = freqüência das correntes que alimentam o enrolamento (Hz) e n = velocidade síncrona (rpm). 4 - Número de Bobinas por Pólo e Fase é o número de bobinas que participa da formação de cada pólo, conforme o tipo de enrolamento. Para o enrolamento meio imbricado e enrolamento imbricado temos o cálculo a seguir. Se a interligação dos grupos de bobinas resultar em pólos consequentes, o número de bobinas por pólo/fase dobra de valor (observe se todos os grupos possuem o mesmo número de bobinas). 5 - Passo de Fase - Para o funcionamento perfeito do campo girante deve haver uma simetria da defasagem elétrica das fases (120 o elétricos), com a defasagem mecânica dos 3 enrolamentos. O início de cada enrolamento deve apresentar uma defasagem de 120 o geométricos. Isto é conseguido dividindo o total de dentes do estator por 3. 6 - Ligações - Os motores trifásicos podem apresentar desde 3 até 12 terminais, conforme as tensões de trabalho definidas pelo fabricante, sempre permitindo a inversão de rotação. A identificação dos terminais no motor trifásico pode ser feita através de números ou letras com a seguinte equivalência: 1=U; 2=V; 3=W ; 4=X; 5=Y e 6=Z. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Um comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sábado, 15 de junho de 2013 Aula 41 - Diagrama de motores elétricos bobinado Os desenhos de esquemas são formas de representação de um diagrama elétrico. No caso de um diagrama de motores, são formas de desenhos esquemáticos nos quais se representam bobinados de estatores e suas ligações internas de modo a demonstrar os detalhes essenciais de cada circuito. Os desenhos de esquemas de bobinados podem ser: Planificados, Frontal ou circulares e Simplificados. Desenho de esquema planificado: Os esquemas planificados representam um estator como se estivesse cortado e estirado sobre um plano, com todos os grupos de bobinas e conoxões. Na figura ao lado está mostrado um esquema planificado de bobinas de um motor. Os esquemas frontais são constituídos a partir da frente do bobinado e apresentam todas as ranhuras das bobinas. O esquema indica através de traços, a posição relativa das bobinas e suas interligações no conjunto que forma a estrutura elétrica do motorDeve-se fazer o desenho de esquema com linhas ou traços diferentes, como linhas largas e estreitas, pontilhadas, tracejadas, etc. Pode-se também representar os traçosem diversas cores partes como: Bobinados pertencentes a diferentes fases, caso do motor trifásico; Bobinados com diferentes funções, caso dos motores monofásicos com bobina de arranque e de trabalho. Na figura acima está mostrando um esquema cicular ou frontal. Desenho de esquema simplificado: O esquema simplificado representa todo um grupo de bobinas por apenas uma bobina ou meia bobina. Esse esquema mostra as conexões para formar as polaridades.A figura a seguir mostra um esquema simplificado de bobinado de um motor mostrando a formação de polaridade. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:47 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest quarta-feira, 12 de junho de 2013 Aula 40 - Potencia Elétrica e Rendimento Potência ativa é a parte da potência aparente que é realmente transformada em energia. É obtida do produto entre a potência aparente e o fator de potência. Se a carga for puramente resistiva o cos ϕ = 1, a potência ativa e a potência aparente terão o mesmo valor. O Fator de potência é indicado usualmente pela expressão e representa o ângulo de defasagem da tensão em relação à corrente, além de representar a relação entre a potência real P (ativa, efetivamente transformada em trabalho) e a potência aparente S. A potência aparente é a soma vetorial da potência ativa e da potência reativa Q, potência esta que não realiza trabalho e é transferida e armazenada nos elementos passivos (capacitores e indutores) do circuito. Rendimento: também conhecido pelo símbolo η, representa a relação entre a potência real ou útil Pu (efetivamente transferida para a ponta do eixo) e a potência total absorvida da rede Pa, ambas são potências ativas. O rendimento indica a eficiência do motor na transformação de energia elétrica em mecânica. Seu valor varia de acordo com a carga do motor. Com pequenas cargas o rendimento é baixo, ou seja, a maior parte da energia consumida é transformada em calor. É importante dimensionar os motores para uma condição de funcionamento entre 75% e 100% do valor nominal, onde estes apresentam valores de rendimento mais elevados, o que proporciona uma redução nos gastos com energia elétrica. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 18:10 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest segunda-feira, 10 de junho de 2013 Aula 39 - Trabalho e Potência Mecânica Força é o produto da massa pela aceleração, peso é uma força que age sobre a massa pela aceleração da gravidade (g = 9,81 m/s2), sua unidade é N ou Kgf. Define-se como trabalho mecânico o produto da força aplicada a um determinado corpo pelo deslocamento do mesmo, sua unidade é o [Nm] ou [J]. O trabalho necessário para elevar um corpo de 150 kgf a uma altura de 30 m é: 4500 Kgf.m A potência mecânica é o trabalho mecânico realizado na unidade de tempo (1 j/s = 1 watts). A potência mecânica necessária para elevar um corpo de 150 kgf a uma altura de 30 m em 60 segundos é: 75 Kgf.m/s. Como a força (da gravidade) que se opõe ao movimento é de 9,81 m/s2, temos 75 x 9,81 = 736 Watts = 1 cv. Para movimentos circulares, a distância é substituída pela velocidade periférica, isto é, pelo caminho percorrido em metros na periferia da peça girante em um segundo. Onde: v = Velocidade angular em m/s, d = Diâmetro da peça em metros e n = Velocidade em rpm. Exercício: Qual a potência mecânica necessária para acionar uma polia de raio igual a 0,5m a uma velocidade de 300 rpm, com uma força igual a 30 kgf? Solução: terça-feira, 25 de junho de 2013 Aula 42 - Enrolamento Concêntrico de Motores trifásicos A maneira mais conveniente de associar vários condutores de um enrolamento é distribuí-los em forma de bobinas e a distribuição deve ser feita de tal modo que formem grupos. As bobinas de cada grupo são ligadas entre si, apresentando cada grupo um início e um fim, colocados uniformemente nas ranhuras do núcleo do estator para gerar o campo magnético. Os enrolamentos dos motores CA podem ter diversas formas e distribuições, dentre as quais destacamos o enrolamento concêntrico O nome enrolamento concêntrico (ou em cadeia) é associado ao de uma corrente, devido a analogia que existe entre os grupos de bobinas (posição relativa entre eles) e os elos das correntes. No enrolamento concêntrico o formato das suas bobinas normalmente é oval e o enrolamento é constituído por grupos contendo duas, três e até mais bobinas de tamanhos diferentes (com o mesmo centro de referência). Cada ranhura pode conter um ou mais lados de bobinas e o número de espiras por bobina em um grupo pode variar em função da distribuição nas ranhuras. Este tipo de enrolamento pode ser executado manualmente ou utilizando formas pré-moldadas ou ainda máquinas automáticas para colocação do enrolamento. Exemplo: Rebobinagem de motor trifásico de 5 CV; 2 polos; 220/380 VAC; 14/8 A; Concêntrico com ligação tipo Série; 24 ranhuras; 2 grupos de bobinas por fase formando 4 bobinas por fase de 33 espiras cada bobina; passo do enrolamento: 1:10:12; comprimento do estator: 109 mm; diâmetro interno do núcleo: 90 mm ; Fio para o enrolamento: nº- 16 AWG ( pegue o valor da corrente em 380 V e divida por 7 - o resultado é o n°- do fio em mm², 8 / 7 = 1,14 mm², fio mais próximo 16 WAG = 1,3 mm² ). Para a confecção, colocação e ligação das bobinas que formam o enrolamento devemos conhecer de antemão suas principais características: sendo que o Número de Bobinas é determinado em função do número de dentes do estator, número de pólos e do tipo de enrolamento. 1 - O Passo Polar é determinado pela distância em dentes entre o início de duas bobinas interligadas da mesma fase. O passo polar define a região onde será concentrado um pólo magnético formado por esta bobina. 2 - O Passo da Bobina é a distância em dentes compreendida entre os dois lados da mesma bobina. Quando o passo de bobina for igual ao passo polar, este é denominado de passo de bobina inteiro; caso seja menor que o passo polar é denominado de passo de bobina fracionário. No projeto dos motores elétricos o passo ideal é determinado através de ensaios em laboratórios até se obter o melhor rendimento da máquina, não desprezando o custo de produção. Para calcular usamos as seguintes expressões: Enrolamento meio imbricado Yb = Yp – (2q –1) e para Enrolamento imbricado Yb = Yp – (q –1). Os enrolamentos meio imbricado são geralmente projetados com bobinas de passo fracionário (5/6 do passo polar) pois este tamanho além de economizar material (cobre) reduz as harmônicas das f.e.m. induzidas nos enrolamentos, resultando em menores perdas por correntes parasitas e histerese. 3 - Número de Pólos de um motor CA afeta diretamente sua velocidade, ou seja, de desejamos um motor com elevada rotação este deverá apresentar o mínimo de pólos magnéticos. A maneira pela qual os grupos de bobinas são interligados também influi na formação dos pólos. A equação a seguir nos fornece a relação entre as grandezas freqüência da rede de alimentação, número de pólos e velocidade do motor, onde: P = número de pólos; f = freqüência das correntes que alimentam o enrolamento (Hz) e n = velocidade síncrona (rpm). 4 - Número de Bobinas por Pólo e Fase é o número de bobinas que participa da formação de cada pólo, conforme o tipo de enrolamento. Para o enrolamento meio imbricado e enrolamento imbricado temos o cálculo a seguir. Se a interligação dos grupos de bobinas resultar em pólos consequentes, o número de bobinas por pólo/fase dobra de valor (observe se todos os grupos possuem o mesmo número de bobinas). 5 - Passo de Fase - Para o funcionamento perfeito do campo girante deve haver uma simetria da defasagem elétrica das fases (120 o elétricos), com a defasagem mecânica dos 3 enrolamentos. O início de cada enrolamento deve apresentar uma defasagem de 120 o geométricos. Isto é conseguido dividindo o total de dentes do estator por 3. 6 - Ligações - Os motores trifásicos podem apresentar desde 3 até 12 terminais, conforme as tensões de trabalho definidas pelo fabricante, sempre permitindo a inversão de rotação. A identificação dos terminais no motor trifásico pode ser feita através de números ou letras com a seguinte equivalência: 1=U; 2=V; 3=W ; 4=X; 5=Y e 6=Z. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Um comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sábado, 15 de junho de 2013 Aula 41 - Diagrama de motores elétricos bobinado Os desenhos de esquemas são formas de representação de um diagrama elétrico. No caso de um diagrama de motores, são formas de desenhos esquemáticos nos quais se representam bobinados de estatores e suas ligações internas de modo a demonstrar os detalhes essenciais de cada circuito. Os desenhos de esquemas de bobinados podem ser: Planificados, Frontal ou circulares e Simplificados. Desenho de esquema planificado: Os esquemas planificados representam um estator como se estivesse cortado e estirado sobre um plano, com todos os grupos de bobinas e conoxões. Na figura ao lado está mostrado um esquema planificado de bobinas de um motor. Os esquemas frontais são constituídos a partir da frente do bobinado e apresentam todas as ranhuras das bobinas. O esquema indica através de traços, a posição relativa das bobinas e suas interligações no conjunto que forma a estrutura elétrica do motorDeve-se fazer o desenho de esquema com linhas ou traços diferentes, como linhas largas e estreitas, pontilhadas, tracejadas, etc. Pode-se também representar os traçosem diversas cores partes como: Bobinados pertencentes a diferentes fases, caso do motor trifásico; Bobinados com diferentes funções, caso dos motores monofásicos com bobina de arranque e de trabalho. Na figura acima está mostrando um esquema cicular ou frontal. Desenho de esquema simplificado: O esquema simplificado representa todo um grupo de bobinas por apenas uma bobina ou meia bobina. Esse esquema mostra as conexões para formar as polaridades.A figura a seguir mostra um esquema simplificado de bobinado de um motor mostrando a formação de polaridade. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:47 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest quarta-feira, 12 de junho de 2013 Aula 40 - Potencia Elétrica e Rendimento Potência ativa é a parte da potência aparente que é realmente transformada em energia. É obtida do produto entre a potência aparente e o fator de potência. Se a carga for puramente resistiva o cos ϕ = 1, a potência ativa e a potência aparente terão o mesmo valor. O Fator de potência é indicado usualmente pela expressão e representa o ângulo de defasagem da tensão em relação à corrente, além de representar a relação entre a potência real P (ativa, efetivamente transformada em trabalho) e a potência aparente S. A potência aparente é a soma vetorial da potência ativa e da potência reativa Q, potência esta que não realiza trabalho e é transferida e armazenada nos elementos passivos (capacitores e indutores) do circuito. Rendimento: também conhecido pelo símbolo η, representa a relação entre a potência real ou útil Pu (efetivamente transferida para a ponta do eixo) e a potência total absorvida da rede Pa, ambas são potências ativas. O rendimento indica a eficiência do motor na transformação de energia elétrica em mecânica. Seu valor varia de acordo com a carga do motor. Com pequenas cargas o rendimento é baixo, ou seja, a maior parte da energia consumida é transformada em calor. É importante dimensionar os motores para uma condição de funcionamento entre 75% e 100% do valor nominal, onde estes apresentam valores de rendimento mais elevados, o que proporciona uma redução nos gastos com energia elétrica. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 18:10 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest segunda-feira, 10 de junho de 2013 Aula 39 - Trabalho e Potência Mecânica Força é o produto da massa pela aceleração, peso é uma força que age sobre a massa pela aceleração da gravidade (g = 9,81 m/s2), sua unidade é N ou Kgf. Define-se como trabalho mecânico o produto da força aplicada a um determinado corpo pelo deslocamento do mesmo, sua unidade é o [Nm] ou [J]. O trabalho necessário para elevar um corpo de 150 kgf a uma altura de 30 m é: 4500 Kgf.m A potência mecânica é o trabalho mecânico realizado na unidade de tempo (1 j/s = 1 watts). A potência mecânica necessária para elevar um corpo de 150 kgf a uma altura de 30 m em 60 segundos é: 75 Kgf.m/s. Como a força (da gravidade) que se opõe ao movimento é de 9,81 m/s2, temos 75 x 9,81 = 736 Watts = 1 cv. Para movimentos circulares, a distância é substituída pela velocidade periférica, isto é, pelo caminho percorrido em metros na periferia da peça girante em um segundo. Onde: v = Velocidade angular em m/s, d = Diâmetro da peça em metros e n = Velocidade em rpm. Exercício: Qual a potência mecânica necessária para acionar uma polia de raio igual a 0,5m a uma velocidade de 300 rpm, com uma força igual a 30 kgf? Solução: Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Um comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest quarta-feira, 8 de maio de 2013 Aula 38 - Motor de Passo Os motores de passo são dispositivos eletromecânicos que convertem pulsos elétricos em movimentos mecânicos que geram variações angulares discretas. O rotor ou eixo de um motor de passo é rotacionado em pequenos incrementos angulares, denominados “passos”, quando pulsos elétricos são aplicados em uma determinada sequência nos terminais deste. Os Motores de Passo são muito utilizados em dispositivos computadorizados como drives, CD Rom, etc. Estes motores especiais que controlam os ângulos de giro de seus rotores. Em vez de girar continuamente, estes rotores giram em etapas discretas; os motores que fazem isso são denominados 'motores de passo'. O rotor de um motor de passo é simplesmente um ímã permanente que é atraído, sequencialmente, pelos pólos de diversos eletroímãs estacionários, como se ilustra: Num motor de passo, o rotor é atraído por um par de pólos do estator e a seguir, por outro. O rotor movimenta-se por etapas discretas, pausando em cada orientação, até que novo comando do computador ative um jogo diferente de eletroímãs. Estes eletroímãs são ligados/ desligados seguindo impulsos cuidadosamente controlados de modo que os pólos magnéticos do rotor se movam de um eletroímã para outro devidamente habilitado. A rotação destes motores é diretamente relacionada aos impulsos elétricos que são recebidos, e a sequência em que tais pulsos são aplicados reflete diretamente na direção em que o motor gira. A velocidade em que o rotor gira é fornecida pela frequência de pulsos recebidos, e o tamanho do ângulo rotacionado é diretamente relacionado com o número de pulsos aplicados. Motores de Passo de Relutância Variável O estator é formado por quatro polos (eletroímãs) usinados, de forma que as extremidades dos eletroímãs apresentem ranhuras, chamadas de dentes. O rotor é um círculo cuja circunferência é dentada como se fosse uma engrenagem. Cada dente do rotor corresponde a um polo saliente. O número de dentes do rotor determina o número de passos que devem ser executados para que o rotor execute um giro de 360 graus. O controle de velocidade e do sentido de giro deste tipo de motor de passo depende unicamente da ordem de energização das bobinas e dos detalhes mecânicos do rotor. Motores de Passo de Imã Permanente O motor é muito parecido com o motor de relutância variável. A diferença é que o rotor do motor de passo de imã permanente é composto por ímãs, o que dá a esse motor uma característica muito importante. Ele mantém sua última posição mesmo quando desenergizado. Ao energizar uma das fases, é criado um campo magnético. Assim, um torque é gerado pela atração do pólo gerado com o pólo oposto do imã permanente. Este tipo de motor tem um ímã permanente em um eixo liso, gerando uma mecânica mais simples e barata. A vantagem desse tipo de motor é o fato dele ter um campo magnético permanente que se soma ao campo magnético das bobinas, dando uma potência, ou torque, maior na partida. A desvantagem desse tipo de motor é o fato deles terem um passo maior, com menor precisão. Quando um estator é ativado, o eixo se alinha com o campo magnético até o estator ser desligado e o estator seguinte ligado. Motores de Passo Híbridos O motor é mais caro do que o de ímã permanente, mas oferece melhor desempenho com respeito à resolução de passo, torque e velocidade. Ângulos de passos típicos de motores híbridos estão entre 3,6º a 0,9º (100-400 passos por volta). O motor híbrido combina as melhores características do motor de imã permanente e do motor de relutância variável. O rotor é multidentado como no motor de relutância variável e contém um ímã permanente ao redor de seu eixo. Os dentes do rotor fornecem um melhor caminho que ajuda a guiar o fluxo magnético para locais preferidos no GAP de ar. Este tipo de motor mistura a mecânica mais sofisticada do motor de Relutância Variável com a potência do ímã permanente no eixo, dando um torque maior com maior precisão nos passos, que podem variar entre 3,6° e 0,9° graus, contra 7,5° a 15° graus para o de ímã permanente. O eixo do motor é construído com dois grupos de dentes, um com o POLO SUL saliente e o outro com o POLO NORTE, de modo que os dentes fiquem alternados. Semelhante aos tipos anteriores, as bobinas devem ser ligadas em sequência para o eixo poder girar. Tipos de pólos de motores de passo Geralmente têm duas fases e podem ser bipolar ou unipolar. Nos motores unipolares são usados dois enrolamentos por fase e costumam ter um contato em comum, resultando em cinco, seis ou oito conexões. Nos modelos onde a conexão comum dos dois pólos é separada, são seis conexões externas e nos modelos onde a conexão comum é soldada internamente, são cinco conexões externas. Os de oito conexões externas contêm a conexão em comum dos dois pólos separada e facilitam a ligação em série ou paralela das bobinas. Eles são chamados de unipolares e facilitam o projeto por não necessitar de ligação reversa nos pólos. Os modelos com cinco ou seis conexões têm as bobinas ligadas em série e necessitam da capacidade de reverter as ligações entre as bobinas. Ligação reversa é um tipo de ligação muito comum entre motores onde os pólos A e B da bobinas podem ser ligados ao positivo e negativo respectivamente, ou invertida, negativo e positivo respectivamente. Os Motor de Passo Bipolar usam uma ligação por pólo e necessitam que o circuito de controle possa reverter o sentido da corrente para acionar as bobinas de forma correta. A diferença é apenas como os enrolamentos (estatores) do motor estão interligados entre si. O nome Unipolar (um polo) ou Bipolar (dois polos) vem do fato que nos unipolares a corrente circula pelas bobinas apenas em uma direção (ex. do fio comum para a phase A+ ou do comum para a phase B- e etc.). Já nos bipolares a corrente circula em ambas as direções em cada bobina, hora da Phase B+ para a B- hora da B- para a B+. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest terça-feira, 7 de maio de 2013 Aula 37 - Motor Universal Há um tipo intermediário de motor denominado motor universal, esse motor pode funcionar tanto com alimentação DC como AC. Porém, se substituirmos os ímãs permanentes dos estatores dos motores DC por eletroímãs e ligarmos (em série) esses eletroímãs no mesmo circuito do rotor e comutador, teremos um motor universal. Nos motores universais, tanto estator como rotor são eletroímãs com bobinas em série e concordância. Este motor 'girará' corretamente quer seja alimentado por corrente contínua ou corrente alternada. A diferença notável entre motor universal e motor DC é que se você alimentar o motor universal com fonte DC, ele não inverterá o sentido de rotação se você inverter a polaridade da fonte (como acontece com o motor DC), continuará a girar sempre no mesmo sentido. Se você quiser realmente inverter o sentido de rotação de um motor universal deverá inverter as ligações nos eletroímãs dos estatores para inverter seus pólos. Motores universais são usados, por exemplo, em batedeiras elétricas, aspiradores de pó etc. Em tais motores, com o tempo de uso, haverá desgastes nas escovas de carvão e deverão ser substituídas. Basta você levar um pedacinho da escova velha até uma loja de ferragens, comprar o par de escovas novas adequadas e repor no motor; uma operação bastante simples. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest domingo, 5 de maio de 2013 Aula 36 - Motor Corrente Contínua Os motores de corrente contínua surgiram como uma forma de solucionar os problemas onde há a necessidade de controle e variação de velocidade e torque em máquinas elétricas acionantes, pois sua velocidade pode ser continuamente alterada mediante a variação da tensão de alimentação. Além disso, os motores CC apresentam torque constante em toda a faixa de velocidade. O motor de corrente contínua é constituído de: Estator e Rotor. Partes Constituintes – Estator: 1 - Carcaça que é a estrutura que suporta todas as demais partes. Também tem por função conduzir o fluxo magnético de um pólo ao outro. 2 - Pólos de Excitação Principal: constitui um núcleo magnético formado por um conjunto de chapas laminadas. Têm por função produzir o fluxo magnético. As suas extremidades são mais largas e constituem as sapatas polares; 3 - Enrolamento principal de campo: o enrolamento principal de campo é bobinado sobre o pólo de excitação principal. É alimentada em corrente contínua e estabelece assim um campo magnético contínuo no tempo; 4 - Enrolamento auxiliar de campo: igualmente alojado sobre o pólo principal. Tem por função compensar a reação da armadura reforçando o campo principal; 5 - Pólos de Comutação: são alojados na região entre os pólos e constituídos por um conjunto de chapas laminadas justapostas; 6 - Enrolamentos de Comutação: são percorridos pela corrente de armadura, sendo ligados em série com este. Têm por função facilitar a comutação e evitar o aparecimento de centelhamento no comutador, 7 - Enrolamento de Compensação: são alojados em ranhuras na superfície dos pólos de excitação (sapatas polares). Têm por finalidade eliminar os efeitos do campo da armadura e melhorar a comutação. É mais comum em máquinas de alta potência, devido ao custo adicional de fabricação e dos materiais; 8 - Conjunto Porta-Escovas: o porta-escovas é a estrutura mecânica que aloja as escovas. É montado de tal forma que possa ser girado para um perfeito ajuste da comutação da máquina e as escovas são constituídas de material condutor e deslizam sobre o comutador quando este gira; elas são pressionadas por molas contra a superfície do comutador. As escovas também conectam o circuito externo da máquina com o enrolamento da armadura. Partes Constituintes – Rotor 9 - Núcleo Magnético: é constituído de um pacote de chapas de aço magnético laminadas, com ranhuras axiais para alojar o enrolamento da armadura; 10 - Enrolamento da Armadura: é composto de um grande número de espiras em série ligadas ao comutador. O giro da armadura faz com que seja induzida uma tensão neste enrolamento; 11 - Comutador: é constituído de lâminas de cobre (lamelas) isoladas umas das outras por meio de lâminas de mica (material isolante). Tem por função transformar a tensão alternada induzida numa tensão contínua; 12 - Eixo: é o elemento que transmite a potência mecânica desenvolvida pelo motor a uma carga a ele acoplada. Enrolamentos do Motor de Corrente Contínua O enrolamento do rotor denomina-se armadura cujas bobinas com terminais 1 e 2 serão alimentadas através das escovas e comutador e produzirão o campo magnético que irá reagir com o campo magnético do estator, criando torque e movimento, e geralmente é constituído por fios de seção maior. O estator é formado por um ou mais enrolamentos. O enrolamento Shunt do estator com terminais 5 e 6 é formado por muitas espiras de fio de menor seção. O enrolamento Série do estator com terminais 3 e 4 é formado por poucas espiras de fio de seção maior. O enrolamento do estator é denominado enrolamento de campo ou enrolamento de excitação. O enrolamento série pode conter um ou mais pólos, os pólos do estator são sempre salientes, de chapa de ferro silício. O estator pode abrigar 2, 4, 6 ou mais pólos, que vão interferir na velocidade máxima do motor. O conjunto comutador/escovas, que constitui a parte frágil dos motores de corrente contínua, para haver uma boa comutação, além de escovas adequadas, pressão de contato correto, porta escovas adequados, é necessária uma manutenção constante e especializada. No motor de corrente contínua a linha neutra é o ponto de ajuste ideal para a posição das escovas. Esta posição corresponde ao ponto em que as bobinas do rotor estão perpendicularmente posicionadas em relação ao campo fixo do estator; quando não há tensão induzida na bobina, este é o melhor instante para ocorrer a comutação. Funcionamento de um motor DC Uma vez que as correntes elétricas produzem campos magnéticos, a bobina, parte do rotor, quando energizada, se comporta como um ímã, criando um campo magnético Norte e um Sul, no rotor. Como os polos opostos se atraem, a bobina gera um torque sobre o rotor que se movimentará no sentido anti-horário, conforme se observa nos itens a e b da figura. Assim, o polo Norte do imã inferior ficará alinhado ao polo Sul da bobina (rotor). Quando a bobina girar 90 graus (item c da figura), não haverá mais torque. Nesse instante ocorrerá a inversão do sentido da corrente na bobina (rotor). Então a bobina continuará girando no sentido anti-horário até que seu polo Norte fique alinhado com o polo Sul do imã, fechando, assim, um ciclo completo de 360 graus e invertendo novamente o sentido de giro da corrente da bobina (item d da figura). O controle de velocidade de rotação de um motor DC é diretamente proporcional à tensão e à corrente aplicadas aos terminais de alimentação. Quanto maior a tensão aplicada, maior a corrente e, consequentemente, maior a velocidade e o torque do motor. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sábado, 4 de maio de 2013 Aula 35 - Motor Corrente Contínua com Imãs Permanentes O Motor de Corrente Contínua é construído com ímãs permanentes e um comutador que dá o torque inicial para 'disparar' o movimento. Esta é a condição necessária que algum 'pólo' altere sua polaridade para garantir a rotação do rotor. O modo mais comum para produzir essas reversões é usar um comutador. A corrente flui ora num sentido ora no outro, no rotor desse motor CC, graças às escovas. Essas escovas tocam o comutador do rotor de forma que a corrente inverte seu sentido a cada meia volta do rotor. Em sua forma mais simples, um comutador apresenta duas placas de cobre encurvadas e fixadas (isoladamente) no eixo do rotor; os terminais do enrolamento da bobina são soldados nessas placas. A corrente elétrica 'chega' por uma das escovas (+), 'entra' pela placa do comutador, 'passa' pela bobina do rotor, 'sai' pela outra placa do comutador e 'retorna' á fonte pela outra escova (-). Nessa etapa o rotor realiza sua primeira meia-volta. Nessa meia-volta, as placas do comutador trocam seus contatos com as escovas e a corrente inverte seu sentido de percurso na bobina do rotor. E o motor CC continua girando, sempre com o mesmo sentido de rotação. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest terça-feira, 30 de abril de 2013 Aula 34 - Motor de Enrolamentos Separados Baseado em que a rotação de um motor elétrico (rotor gaiola) depende do número de pólos magnéticos formados internamente em seu estator, o motor de enrolamentos separados possui na mesma carcaça dois enrolamentos independentes e bobinados com números de pólos diferentes. Ao alimentar um ou outro, se terá duas rotações, uma chamada baixa e outra, alta. As rotações dependerão dos dados construtivos do motor, não havendo relação obrigatória entre baixa e alta velocidade. Exemplos: 6/4 pólos (1200 /1800 rpm); 12/4 pólos (600/1800 rpm). Ao alimentar uma das rotações, deve-se ter o cuidado de que a outra esteja completamente desligada, isolada e com o circuito aberto, pelos seguinte motivos: não há possibilidade de o motor girar em duas rotações simultaneamente; nos terminais não conectados à rede haverá tensão induzida gerada pela bobina que está conectada; caso circule corrente no enrolamento que não está sendo alimentado surgirá um campo magnético que interferirá com o campo do enrolamento alimentado; não é interessante que circule corrente no bobinado que não está sendo utilizado, tanto por questões técnicas como econômicas (consumo de energia). Essas são as razões pela quais os enrolamentos destes motores são fechados internamente em estrela (Y). Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sexta-feira, 26 de abril de 2013 Aula 33 - Motor Dahlander O Motor de indução Dahlander proporciona velocidades diferentes em um mesmo eixo. Na grande maioria, são para apenas um valor de tensão, pois as religações disponíveis geralmente permitem apenas a troca das velocidades. A potência e a corrente para cada rotação são diferentes. Este é um motor com enrolamento especial que pode receber dois fechamentos diferentes, de forma a alterar a quantidade de pólos, proporcionando, assim, duas velocidades distintas, mas sempre com relação 1:2. Exemplos: 4/2 pólos (1800/3600 rpm); 8/4 (900/1800 rpm). A ligação Dahlander permite uma relação de pólos de 1:2 o que corresponde a mesma relação de velocidade. Quando a quantidade de pólos é maior a velocidade é mais baixa, quando é menor a velocidade é mais alta. Isso decorre da Formula : n = 120 x f x (1-s) / p, quando a freqüência é 60 Hz, onde n = velocidade , p o número de pólos, s = escorregamento e f a freqüência. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest quinta-feira, 25 de abril de 2013 Aula 32 - Motor de indução trifásico com rotor bobinado O Motor de Indução Trifásico com rotor bobinado difere do motor de rotor em gaiola de esquilo apenas quanto ao rotor, constituído por um núcleo ferromagnético laminado sobre o qual são alojadas as espiras que constituem o enrolamento trifásico, geralmente em estrela. O três terminais livres de cada uma das bobinas do enrolamento trifásico são ligados a três anéis de deslizamento de escovas colocados no eixo do rotor e por meio de escovas de grafite estacionadas no estator. Esses três anéis são ligados exteriormente a um reostato de partida constituído por três resistências variáveis, ligadas também em estrela. Desse modo, os enrolamentos do rotor também ficam em circuito fechado. A função do reostato de partida, ligado aos enrolamentos do rotor, é reduzir as correntes de partida elevadas, no caso de motores de elevada potência. A medida que o motor ganha velocidade, as resistências são, progressivamente, retiradas do circuito até ficarem curto-circuitadas (retiradas), quando o motor passa a funcionar no seu regime nominal. O motor de rotor bobinado também funciona com os elementos do rotor em curto-circuito (tal como o motor de rotor em gaiola de esquilo), quando atinge o seu regime nominal. O motor de indução de rotor bobinado substitui o de rotor em gaiola de esquilo em potências muito elevadas devido ao abaixamento da corrente de partida permitido pela configuração do rotor. Os motores de indução de rotores bobinados são muito empregados quando se necessita de partida a tensão plena de armadura, com grande conjugado de partida e corrente de linha moderada na partida. Por intermédio do dimensionamento, os resistores do reostato fazem o motor trabalhar com escorregamento muito maior que o convencional (> 5%), fazendo com que se consiga um conjugado de partida maior. Esse tipo de motor pode ser usado também em máquinas que necessitam de controle de rotação, pois, conforme se retira ou insere resistência ao rotor, sua velocidade varia. Nesta situação deve-se compensar a carga no motor para evitar o sobreaquecimento, já que a auto-refrigeração diminui. O valor das resistências de partida, bem como suas potências, deve ser dimensionado especificamente para cada motor conforme as necessidades de torque na partida. Na placa de identificação pode-se ver a tensão e a corrente do rotor, valores que servirão de bases para cálculos. O comando dos circuitos para a instalação desses motores deve ser projetado para que o motor não dê partida se as resistências não estiverem na posição exata (máxima resistência), para evitar o uso incorreto. Estes motores são mais caros que os de rotor em curto, e exigem maiores cuidados de manutenção. Os inversores de freqüência e os soft-starters têm tomado o mercado deles. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 10:11 2 comentários: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest segunda-feira, 22 de abril de 2013 Aula 31 - Motor de indução trifásico com rotor gaiola de esquilo O motor de indução trifásico com rotor em gaiola de esquilo é constituído por um núcleo de chapas ferromagnéticas, isoladas entre si, sobre o qual são colocadas barras de alumínio (condutores), dispostas paralelamente entre si e unidas nas suas extremidades por dois anéis condutores, também em alumínio, que provocam um curto-circuito nos condutores. O estator do motor é também constituído por um núcleo ferromagnético laminado, nas cavas do qual são colocados os enrolamentos alimentados pela rede de corrente alternada trifásica. A vantagem desse rotor é que resulta em uma construção do induzido mais rápida, mais pratica e mais barata. Trata-se de um motor robusto, barato, de rápida produção, que não exige coletor (elemento sensível e caro) e de rápida ligação na rede. As barras condutoras da gaiola esquilo são colocadas geralmente com uma certa inclinação para evitar as trepidações e ruídos pela ação eletromagnéticas entre os dentes das cavas do estator e do rotor. A principal desvantagem é que o torque de partida é reduzido em relação à corrente absorvida pelo estator. Ligações do motor trifásico Motor de indução trifásico de 6 pontas na ligação Triângulo - 220 VAC. Motor de 6 pontas - São fabricados para operar com 2 tensões relacionadas por 1,73, usualmente 220-380 V ou 380-660 V. Na tensão mais baixa serão ligados em triângulo e na mais alta em estrela. Motor de 9 pontas - Podem ser ligados em tensões relacionadas por 2, como 220-440 V ou 230-460 V. Na tensão mais baixa os enrolamentos são ligados em paralelo (yy - estrela paralela) e na tensão mais alta são conectados em série (Y - estrela série). Motor de indução trifásico de 6 pontas na ligação Estrela - 380 VAC. Motor de 12 pontas - Havendo 12 terminais disponíveis, é possível a ligação em 4 tensões diferentes, usualmente 220-380-440-760 V. Estes doze terminais de interligação referem-se a seis conjuntos de bobinas que constituem o motor elétrico. Para cada nível de tensão requerido teremos uma forma de realizar o fechamento de suas bobinas. São basicamente quatro tipos de fechamento, são eles: Duplo Triângulo (220V); Dupla Estrela (380V); Triângulo (440V) e Estrela (760V). Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Duplo Triângulo. Fechamento Duplo Triângulo - Este tipo de fechamento fará com que seja possível a conexão motor na menor tensão suportada por ele, em nosso exemplo 220V. Partindo do pressuposto que independente da tensão de alimentação, o motor de 12 pontas sempre receberá em seus Enrolamentos o mesmo nível de tensão e que em nosso exemplo, cada bobina permanecerá com 220V, temos o esquema elétrico de um fechamento para a tensão de 220V que por sinal é a menor tensão que este motor suporta. Tendo em vista que este fechamento assemelha- se com um circuito paralelo, o fechamento duplo triângulo ao ser conectado a rede de alimentação de 220V recebe em cada uma de suas bobinas os mesmos 220V da rede elétrica. Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Dupla Estrela. Fechamento Dupla Estrela - Neste fechamento temos a disposição das bobinas do motor a fim de alimentá-lo com uma tensão de 380V. Por se tratar do mesmo motor, temos que levar em consideração que cada bobina do motor elétrico trifásico receberá um nível de tensão de 220V, desta maneira vamos realizar o fechamento considerando as características de Tensão de Fase e Tensão de Linha aplicado aos seu enrolamentos,observe: Com a Tensão de Linha de380V representadas em R, S e T temos, respectivamente, as Tensões de Fase de 220V em cada uma das bobinas, sendo que este tipo de fechamento “comporta-se” como um circuito em série, logo, existe a divisão de tensão entre os conjuntos de bobinas associados. Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Triângulo Série. Fechamento Triângulo - Quando a necessidade é interligar o motor a uma tensão de 440V, então realizamos o fechamento triângulo. Levando em consideração as características apresentadas anteriormente, permitiremos através deste fechamento que cada um dos enrolamentos receba o mesmo nível de tensão dos fechamentos duplo estrela e duplo triângulo, ou seja, 220V. Veja que no fechamento em triângulo o motor será configurado a fim de receber a tensão de 440V, observe que, teoricamente a tensão de fase seria de 440V mas o fato de associarmos os enrolamentos em série permite que esta tensão seja dividida entre os dois enrolamentos fazendo com que cada um receba 220V. Motor de indução trifásico de 12 pontas na ligação Estrela Série. Fechamento Estrela - Quando há necessidade de interligar o motor de 12 pontas em um nível elevado de tensão fazemos o uso do fechamento estrela para o motor de 12 pontas. Levando em consideração as características apresentadas anteriormente, permitiremos através deste fechamento que cada um dos enrolamentos receba o mesmo nível de tensão dos fechamentos duplo estrela e duplo triângulo, ou seja, 220V. Observe que os conjuntos de bobinas são associados em série a fim de garantir a distribuição da tensão de fase de forma proporcional a cada uma. Sendo a tensão de Linha (Alimentação ) de 760V podemos deduzir que a tensão de fase será de 440V. Para inverter o sentido de rotação de um motor trifásico, basta que se troquem duas fases da alimentação. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sábado, 20 de abril de 2013 Aula 30 - Motor de Indução Trifásico Os Motores de Indução Trifásicos são compostos basicamente de duas partes: um estator e um rotor. O estator constitui a parte estática de um motor e o rotor sua parte móvel. O estator é composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente para reduzir ao mínimo as perdas por correntes parasitas e histerese. Estas chapas têm o formato de um anel com ranhuras internas (vista frontal) de tal maneira que possam ser alojados enrolamentos que deverão criar um campo magnético no estator. O rotor, composto de chapas finas de aço magnético tratadas termicamente como o estator, tem também o formato de um anel (vista frontal), com os enrolamentos alojados longitudinalmente. O motor de indução é o motor de construção mais simples. O estator e rotor são montados solidários, com um eixo comum aos “anéis” que os compõem. A aplicação de uma tensão nos enrolamentos do estator irá fazer com que apareça uma tensão nos enrolamentos do rotor. Assim o estator pode ser considerado como o primário de um transformador e o rotor como seu secundário. O espaço entre o estator e o rotor é denominado entreferro. Os enrolamentos, ou bobinas, são em número de três. Estas bobinas, alojadas nas ranhuras do estator, podem ser ligadas em estrela ou triângulo. No rotor os enrolamentos, enrolados longitudinalmente a seu eixo, podem ser realizados de duas maneiras, o que dá origem a dois tipos de rotor: Rotor Gaiola de Esquilo e Rotor Bobinado. O funcionamento de um motor de indução trifásico baseia-se no princípio do acoplamento eletromagnético entre o estator e o rotor, pois há uma interação eletromagnética entre o campo girante do estator e as correntes induzidas nas barras do rotor, quando estas são cortadas pelo campo girante. O campo girante é criado devido aos enrolamentos de cada fase estarem espaçados entre si de 120º. Sendo que ao alimentar os enrolamentos com um sistema trifásico, as correntes I1, I2 e I3 originarão seus respectivos campos magnéticos H1, H2 e H3, também, espaçados entre si 120°. Além disso, como os campos são proporcionais às respectivas correntes, serão defasados no tempo, também de 120° entre si. A soma vetorial dos três campos H1, H2 e H3, será igual ao campo total H resultante. A composição do campo gerado pela corrente induzida no rotor com o campo girante do estator resulta em uma força de origem magnética que gera um conjugado no eixo do motor, tendendo a fazer o rotor girar no sentido do campo girante. Se o conjugado é suficiente para vencer o conjugado resistente aplicado sobre o eixo, o rotor começa a girar. A energia elétrica fornecida ao estator pela rede é transformada em energia mecânica através do eixo do motor. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest segunda-feira, 15 de abril de 2013 Aula 29 - Motor monofásico com dois e quatro terminais O Motor monofásico com dois terminais é destinado apenas a um valor de tensão, e não pode ser adaptado a diferentes valores de tensão. Assim, a tensão aplicada na placa deve ser igual à tensão da rede de alimentação. Outro inconveniente é o fato de não ser possível a inversão do seu sentido de rotação, pois ele tem somente dois terminais em que são ligados os condutores de fase (L) e neutro (N). A inversão dos cabos de alimentação fase e neutro não provoca a inversão do sentido de giro. No caso de ter acesso ás 4 pontas dos enrolamentos ou a 3 ( uma delas é a comum ), pode,os medir a resistência Ohmica dos dois enrolamentos, o enrolamento auxiliar ( enrolamento de arranque ) tem aproximadamente o dobro da resistência do enrolamento de trabalho, o interruptor é ligado durante o arranque. Caso encontre dois enrolamentos com a mesma resistência, então é um motor que trabalha com capacitor permanente, devemos ligá-lo exatamente do mesmo modo mas tendo atenção que a chave de partida que abre após o arranque não é montada. No Motor monofásico com quatro terminais o enrolamento é dividido em duas partes iguais. Torna-se possível a instalação do motor a dois valores de tensão, que são chamados de tensão maior e tensão menor. O valor de tensão maior é sempre igual a duas vezes o valor de tensão menor, sendo que os valores mais utilizados são 220V para o de maior tensão e 110V para o de menor tensão. Não é possível inverter o sentido de rotação desse motor. Pelo diagrama a seguir, os terminais 1 e 2 são conectados a uma metade e os terminais 3 e 4 à segunda metade do enrolamento. As duas partes do enrolamento devem ser ligadas em série se a tensão de alimentação for de 220V. Se a tensão de alimentação for 110V, as duas partes do enrolamento devem ser ligadas em paralelo, como mostra a figura ao lado. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 02:48 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest quarta-feira, 10 de abril de 2013 Aula 28 - Motor Monofásico com Dois Capacitores O Motor monofásico com dois Capacitores é uma "mistura" dos 2 anteriores: possui um capacitor de partida, desligado através de chave centrífuga quando o motor atinge cerca de 80% de sua rotação síncrona, e um outro que se encontra permanente mente ligado. Com isso, possui todas as vantagens daqueles motores: alto conjugado de partida, alta eficiência e fator de potência elevado. No entanto seu custo é elevado e só é fabricado para potências superiores a 1 cv. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 02:44 Um comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest segunda-feira, 8 de abril de 2013 Folha de Dados - Motores de Indução Monofásicos Postado por Prof. Sinésio Gomes às 02:33 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest domingo, 7 de abril de 2013 Aula 27 - Motor Monofásico com Capacitor de Partida O Motor Monofásico com Capacitor de Partida é semelhante ao de fase dividida. A principal diferença reside na inclusão de um capacitor eletrolítico em série com o enrolamento auxiliar de partida. O capacitor permite um maior ângulo de defasagem entre as correntes dos enrolamentos principal e auxiliar, proporcionando assim elevados conjugados de partida. Como no motor de fase dividida, o circuito auxiliar é desconectado quando o motor atinge entre 75% a 80% da velocidade síncrona. Neste intervalo de velocidades, o enrolamento principal sozinho desenvolve quase o mesmo conjugado que os enrolamentos combinados. Para velocidades maiores, entre 80% e 90% da velocidade síncrona, a curva de conjugado com os enrolamentos combinados cruza a curva de conjugado do enrolamento principal de maneira que, para velocidades acima deste ponto, o motor desenvolve menor conjugado, para qualquer escorregamento, com o circuito auxiliar ligado do que sem ele. Devido ao fato de o cruzamento das curvas não ocorrer sempre no mesmo ponto e, ainda, o disjuntor centrífugo não abrir sempre na mesma velocidade, é prática comum fazer com que a abertura aconteça, na média, um pouco antes do cruzamento das curvas. Após a desconexão do circuito auxiliar, o seu funcionamento é idêntico ao do motor de fase dividida. Com o seu elevado conjugado de partida (entre 200% e 350% do conjugado nominal), o motor de capacitor de partida pode ser utilizado em uma grande variedade de aplicações e é fabricado em potências que vão de 1/4 cv a 1,5 cv. Postado por Prof. Sinésio Gomes às 01:00 Nenhum comentário: Enviar por e-mailBlogThis!Compartilhar no TwitterCompartilhar no FacebookCompartilhar no OrkutCompartilhar com o Pinterest sábado, 6 de abril de 2013 Aula 26 - Motor Monofásico com Capacitor Permanente No Motor Monofásico com Capacitor Permanente (Permanent-Split Capacitor) o enrolamento auxiliar e o capacitor ficam permanentemente energizados. O efeito deste capacitor é o adiantamento da corrente no enrolamento auxiliar aumentando, com isso, o conjugado máximo, o rendimento e o fator de potência, além de reduzir sensivelmente o ruído. Construtivamente são menores e isentos de manutenção pois não utilizam contatos e partes móveis, como nos motores anteriores. Porém, seu conjugado de partida normalmente é inferior ao do motor de fase dividida (50% a 100% do conjugado nominal), o que limita sua aplicação a equipamentos que não requeiram elevado conjugado de partida, tais como: máquinas de escritório, ventiladores, exaustores, sopradores, bombas centrífugas, esmeris, pequenas serras, furadeiras, condicionadores de ar, pulverizadores, etc. São fabricados normalmente para potências de 1/50 a 1,5 cv. No gráfico há características do conjugado x velocidade. O baixo torque de partida ocorre pois o capacitor não está dimensionado para proporcionar o equilíbrio na partida, mas para condições de rotação nominal. Eliminando o interruptor centrífugo pode reduzir significativamente o custo de fabricação.