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b.2.) Rotor Bobinado : A construção de um rotor bobinado é muito mais cara que um rotor em gaiola, e é executada quando se deseja a variação da velocidade da máquina. Um motor de rotor bobinado é possível controlar-se através da corrente que circula no rotor além da velocidade conjugado do mesmo.

Nesse tipo de rotor os fins de cada fase são levados através do eixo à anéis coletores, de modo que, por meio de escovas fixas no estator da máquina, pode-se ter acesso ao circuito elétrico do rotor. Desta forma, pode-se inserir resistências externas em série com o rotor, o que possibilita o controle da velocidade e do conjugado.

3.2-Princípio de Funcionamento

O funcionamento do motor de indução baseia-se no princípio da formação de um campo magnético produzido pelos enrolamentos do estator.

ns = velocidade síncrona do campo nr = vel. do campo girante do rotor motor de 2 pólos

O fluxo magnético girante aparece no estator devido as correntes alternadas circulantes nas bobinas do estator. Este fluxo magnético do estator se desloca em relação ao rotor, cortando as barras do rotor induzindo tensões (Lei de Faraday) que farão circular correntes também alternadas no rotor. Como as correntes do rotor tem polaridades contrárias do estator (Lei de Lens), cria-se também no rotor um campo magnético girante que será atraído e arrastado pelo campo girante do estator.

Desenvolve-se assim um conjugado mecânico no rotor levando o mesmo a girar.

A velocidade do rotor (nr) é sempre menor que a velocidade do campo girante do estator (ns), também chamada velocidade síncrona. Se o rotor fosse levado até a velocidade síncrona (nr = ns), não haveria mais velocidade relativa entre os campos girantes do estator e do rotor e conseqüentemente a tensão induzida cessaria, não haveria mais corrente no rotor, o conjugado mecânico diminuiria e o rotor automaticamente perderia velocidade (nr<ns), então, novamente o rotor iria adquirir o conjugado.

A operação do motor girando sem carga denomina-se operação em vazio. A medida que se coloca carga no eixo a tendência da velocidade é diminuir para compensar o conjugado resistente da carga.

A operação do motor com carga é denominada operação em regime permanente.

A diferença entre a velocidade síncrona e a velocidade do rotor é chamada de velocidade de escorregamento (ne):

ne = ns - nr ns = velocidade síncrona nr = velocidade do rotor. Assim, o escorregamento s é definido por:

s ns nr

nr = ns (1-s) rpm sendo que s para motores de indução de gaiola é de 2 a 5%.

A velocidade síncrona (ns) é dado por

ns f p onde:f = frequência em hertz p = número de pólos.

Podemos variar a velocidade ns e, conseqüentemente, nr variando-se o número de pólos p (alterando-se construtivamente as bobinas do estator) ou variando-se a frequência (eletronicamente por inversores).

para f = 60Hz

OBS.: O motor de indução normalmente é empregado onde se deseja uma velocidade constante próxima da velocidade síncrona ns.

Quando se deseja um motor de grande porte com velocidade amplamente variável, podemos aplicar as seguintes soluções:

a) motor de corrente contínua (metrôs, trens, veículos elétricos); b) motor de rotor bobinado; c) motor de gaiola acionado através de conversores de frequência (inversores que controlam eletronicamente a tensão e a frequência aplicada ao motor).

Exemplo 1. Um motor de indução de gaiola opera com uma velocidade nominal de 1720 rpm numa rede trifásica. 220V/60 Hz. Pede-se:

a) A velocidade síncrona ns e o número de pólos; b) O escorregamento em percentual s(%).

resolução:

a) nr = 1720 rpm→ ns = 1200 rpm → ns = 1800 rpm como nr < ns (escorregamento) ∴ ns = 1800 rpm

rpmp=

⇒ p = 4 pólos b) snsnr

3.3-Tipos de Ligação

Dependendo da maneira com que são conectados os terminais das bobinas do estator, os motores de indução trifásico podem ser ligados a rede de alimentação que possuem diferentes níveis de tensão.

A maioria dos motores operam em circuitos trifásicos de tensões de 220V, 380V e 440V. Normalmente cada bobina é construída para operar em 220V.

3.3.1-Motor com um enrolamento por fase a) de 3 terminais e tensão normal única:

Já possuem uma conexão e podem ser ligados em redes trifásicas de 220V e 380V.

a-1) Fechados com Ligação em Estrela

alimentação: 3φ, 380/220V.

por fase a-2) Fechado em triângulos

Alimentação: 3φ, 220/127V

Normalmente os motores com 3 terminais são de pequena potência (menores que 5cv) e com partida direta.

b) De 6 terminais e Dupla Tensão Nominal

São os mais comuns e fabricados em potência pequenas, médias e grandes. Podem ser conectados com: b-1) Ligação Estrela – Y

Tensão de linha = 380V 220V = tensão de fase Alimentação:3φ, 380/220V b-2) Ligação em Triângulo - ∆ (delta)

Alimentação: 3φ, 220/127V

Os motores de 6 terminais possuem o recurso de permitir a redução da corrente de partida (normalmente Ip ≥ 7 Inominal), através de dispositivos estrela-triângulo

(chaves manuais ou contatores eletromagnéticos). Na partida ligação Y e em regime nominal ligação ∆ (motor 380/220V). No caso a chave Y-∆ para este motor deve ser usada em redes de 220V.

3.3.2- Motor com 2 enrolamentos por fase: São motores que possuem 12 terminais acessíveis e tensão nominal múltipla.

a) Ligação em triângulo - ∆ (delta) As duas bobinas de cada fase são ligadas em série e o conjunto em ∆ .

tensão de linha = 440V Alimentação:440/254V

b) Ligação em Duplo-Delta (∆∆) As duas bobinas são ligadas em paralelo e o conjunto em ∆.

Alimentação: 3φ, 220/127V c) Ligação em Y As duas bobinas de cada fase são ligadas em série e o conjunto em Y.

Alimentação: 3φ, 760/440V

OBS.: Polaridade Instantânea das Bobinas 1) ADITIVA

2) SUBTRATIVA d) Ligação em Dupla Estrela -Y As duas bobinas de cada fase são ligadas em paralelo e o conjunto em Y.

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