Baixe Motores de indução monofásicas e outras Notas de estudo em PDF para Tecnologia Industrial, somente na Docsity! 1 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 1 Máquinas de indução monofásicas Gil Marques 2005 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 2 Conteúdo • Introdução • Constituição • Princípio de funcionamento • Circuito equivalente • Características • Métodos de arranque – Condensador de arranque – Enrolamento de arranque simples – Espira de sombra 2 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 3 Introdução • O motor de indução monofásico é o motor mais usado em aplicações domésticas como frigoríficos, máquinas de lavar, relógios, compressores, bombas, etc. • A potência vai até 10 HP • Acima de 1HP têm menor binário de arranque, são mais caros e mais ruidosos que os motores trifásicos Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 4 Introdução (cont.) • Tem dois enrolamentos no estator colocados perpendicularmente – Um é o principal – O outro é o auxiliar ou de arranque • Consoante o tipo de arranque tem designações diferentes e características e aplicações diferentes • É difícil obter correntes desfasadas de 90º a partir de uma fonte monofásica 5 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 9 Princípio de funcionamento • O enrolamento principal monofásico produz um campo pulsante • Matematicamente o campo pulsante pode ser decomposto em dois campos girantes rodando em oposição • A interacção entre estes campos e as correntes induzidas no rotor produzem binários opostos Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 10 Decomposição do campo pulsante Enrolamento de arranque Enrolamento princital +ωt-ωt Fluxo do enrolamento principal 6 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 11 Escorregamentos sinsin sin 1 N N N NNsspos −= − == s N N N NNsneg −=+= + = 21 sinsin sin Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 12 Circuito equivalente Campo girante positivo Xsta/2 Vsta Ista Rrot(1-spos)/(2spos) Rsta/2 Rc/2 Xm/2 Xrot/2 Rrot/2 Campo girante negativo Xsta/2 Rrot(1-sneg)/(2sneg) Rsta/2 Rc/2 Xm/2 Xrot/2 Rrot/2 Ipos Ineg 7 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 13 Expresões * stastain IVS = – Potência de entrada: – Potência de saída: neg negrot pos posrot dev s sR s sR P − + − = 1 2 1 2 22 negpos II Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 14 10 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 19 • Nas condições de circuito monofásico o motor não arrancará. • Se o motor for accionado para fora da velocidade nula ele arrancará no sentido da velocidade inicial • Para que o motor possa arrancar é necessário dispor de um circuito auxiliar disposto a 90º no espaço em relação ao principal e alimentado por uma corrente também desfasada de 90º no tempo Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 20 Métodos de arranque • A diferença de fase é obtida através de: – uma resistência, – uma indutancia, ou – Um condensador Em série com o enrolamento de arranque. • O mais vulgar é usar um condensador em série com o enrolamento de arranque. 11 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 21 Motor de indução monofásico Quando o motor alcançar a velocidade de operação, um interruptor centrífugo desliga o circuito do enrolamento de arranque. Figura: Esquema do motor de indução monofásico. I C Enrolamento principal Rotor V En ro lam en to de a rra nq ue Interruptor centrífugo Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 22 Motor de indução monofásico • É necessário o interruptor ncentrífugo porque a maioria dos motores utiliza um condensador electrolítico barato que pode ser percorrido por correntes alternadas durante apenas um curto espaço de tempo. • Um condensador apropriado produz aproximadamente uma desfasagem de 90º e consequentemente um grande binário de arranque. Figura: Esquema do motor de indução monofásico. I C Enrolamento principal Rotor V En ro lam en to de a rra nq ue Interruptor centrífugo 12 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 23 Motor de indução monofásico Figura: Característica Binário velocidade de um motor de indução monofásico pequeno Ponto de funcionamento 0 500 1000 1500 0 2 4 6 8 10 12 Tsm nm( ) N m⋅ Tm nm( ) N m⋅ T nm( ) N m⋅ Tnom N m⋅ nm rpm O enrolamento auxiliar é desligado Binário produzido pelo enrolamento principal Binário total Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 24 Rendimento vs. Carga 15 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 29 Motor de indução monofásico de espira de sombra • É um método menos eficiente, mas mais económico e usa pólos com espira de sombra • O motor tem dois pólos salientes excitados por fluxos alternados. • Cada pólo inclui uma pequena parte que tem uma espira em curto-circuito. Designa-se esta parte do pólo por pólo com espira de sombra. • O enrolamento principal produz um fluxo pulsante que é ligado com o circuito do rotor. • O fluxo principal induz uma Fem na espira de sombra que por sua vez é percorrida por uma corrente. Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 30 Motor de indução monofásico de espira de sombra (cont.) • Esta corrente gera um fluxo que se opõe à variação do fluxo principal no pólo com a espira de sombra. • O resultado é que o fluxo na parte com espira de sombra e na outra parte serão diferentes. • Tanto a amplitude como o ângulo de fase serão diferentes. 16 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 31 Funcionamento do motor de espira de sombra Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 32 Motor de fase auxiliar simples 17 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 33 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 34 Motor com arranque por condensador 20 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 39 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 40 Característica do motor de bobina de sombra 21 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 41 Máquinas de Indução Monofásicas – Gil Marques 2005 42