1
Motores de Indução Trifásicos
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Eficiência Energética em Motores Indução Trifásicos: Conceitos Básicos e Análise de Perdas, Notas de aula de Mecânica
Este documento aborda a importância de estudar a eficiência energética em aplicações que utilizam motores indução trifásicos. Ele apresenta conceitos básicos sobre o funcionamento de motores de indução trifásicos em regime permanente, incluindo as perdas e o circuito equivalente. O texto também discute a análise de carregamento do motor e fornece informações sobre as principais perdas que afetam a eficiência.
Tipologia: Notas de aula
2022
1 / 39
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Motores de Indução Trifásicos
Parte I
Tópicos da Aula de Hoje
Necessidades de estudar os motores, do ponto de vista de eficiênciaenergética
Conceitos
básicos
envolvendo
o
funcionamento
dos
motores
de
indução trifásicos em regime permanente
Perdas e circuito equivalente
Corrente,
fator
de
potência
e
rendimento
a
partir
do
circuito
equivalente
Análise de carregamento do motor
Introdução
Evolução tecnológica dos motores:
Conceitos Básicos: Motor de Indução Trifásico
O estator é composto por três enrolamentos dispostos a 120
°
mecânicos
(enrolamento trifásico)
Os enrolamentos do estator (armadura) são conectados a uma fonte dealimentação CA trifásica (três tensões defasadas de 120
°
elétricos)
O enrolamento trifásico pode ser conectado em
ou Y
O fluxo produzido nos enrolamentos do estator, e que atravessa o entreferroe o rotor, é girante com a velocidade da freqüência da tensão de alimentação
O
campo
girante
induz
tensão
no
enrolamento
do
rotor,
o
qual
não
é
alimentado diretamente, energização ocorre apenas por
indução
Rotor bobinado
Conceitos Básicos: Motor de Indução Trifásico
O campo girante do estator induz tensão no enrolamento do rotor. É produzido portensões alternadas com frequência
f
1
O rotor atinge uma velocidade de equilíbrio em regime permanente (
n)
menor do que
a velocidade síncrona (
n
s
do campo girante do estator.
Se
n
n
s
, não há corrente induzida no rotor, e o torque é nulo.
A diferença entre a velocidade do campo girante produzido pelo estator e do giromecânico do rotor é denominada
escorregamento (
slip
s
s
s
s
n
n
n
s
ω
ω
ω
p
f
n
s
120
=
p = no. de pólos
Conceitos Básicos: Motor de Indução Trifásico
Curva
Torque x Velocidade
do motor de indução:
s
s
s
s
n
n
n
s
ω
ω
ω
Conceitos Básicos: Motor de Indução Trifásico
A curva
Torque x Velocidade
varia em função de tensão terminal:
- Nota: a tensão terminal pode ser ajustada para controlar a velocidade da máquina.
Conceitos Básicos: Motor de Indução Trifásico
Perdas
De maneira similar ao transformador, um motor de indução trifásico está sujeito aosseguintes tipos de perdas:
Perdas RI
2
nos enrolamentos do estator (
PJ
Perdas RI
2
no rotor (
PJ
Perdas por histerese e correntes parasitas de Foucault no núcleo (
PHF
Adicionalmente, há as perdas por atrito e ventilação ou perdas rotacionais (
PAV
Perdas adicionais: outros tipos de perdas que não se enquadrem nas anteriores(dispersão do fluxo magnético) (
PAD
PJ
PJ
PAD
PAV
PHF
Perdas
Variação das perdas em função do carregamento (motor de 15 cv):
Circuito Equivalente do Motor de Indução
Circuito equivalente do
rotor
por fase:
E
2
Tensão induzida no enrolamento do rotor parado (s=1, n=0);
R
2
resistência do enrolamento do rotor por fase (perda cobre);
X
2
reatância de dispersão do rotor parado por fase (s=1, n=0);
I
2
corrente por fase no rotor
f
2
freqüência do circuito do rotor
da freqüência do estator
f
1
0 1 2 2 1 2 2 2
44
,
4
44
,
4
==
=
=
=
s n
w
p
w
p
s
E
s
k
N
sf
k
N
f
E
2222
2222
0 1
2
1
2
2
2
2
==
=
=
=
s n
s
X
s
L
sf
L
f
X
(^2222)
2222
Circuito Equivalente do Motor de Indução
Circuito equivalente completo por fase:
Carga
mecânica
Entreferro
(gap)
Estator
f
1
Rotor f
2
=sf
1
N
1
:N
2
Circuito Equivalente do Motor de Indução
Portanto,
podemos
representar
o
circuito
equivalente
anterior,
por
um
circuito equivalente em que o estator e o rotor têm a mesma frequência.
Carga
mecânica
Entreferro
(gap)
Estator
f
1
Rotor
f
1
N
1
:N
2
__
s
Circuito Equivalente do Motor de Indução
Do circuito anterior, temos que:
R
2
/s depende da carga mecânica;
Com o aumento da carga mecânica
n
diminui
s
aumenta
R
2
/s
diminui
I
2
aumenta;
R
2
/s pode ser dividido em:
2
2
2
2
2
1
)
(
R
s
s R R s R R s R
− + = − + =