Tipos de Motores Elétricos - Departamento Acadêmico de...

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Tipos de Motores ElétricosTipos de Motores Elétricos• Motores elétricos são dispositivos que convertem

energia elétrica em energia mecânica, geralmente operando de maneira eletromagnética.

• De maneira geral, os motores elétricos são divididos em duas grandes classes:– Motores de Corrente Contínua (DC).– Motores de Corrente Alternada (AC).

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Tipos de Motores ACTipos de Motores AC

Motores AC

Monofásicos

Polifásicos

Gaiola

Bobinado

Gaiola

Bobinado

Indução

Síncronos

Indução

Síncronos

HistereseRelutânciaÍmã Permanente

Fase divididaCapacitor de PartidaCapacitor Perm.Duplo CapacitorPólos Sombreados

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Motor de Indução Trifásico - MITMotor de Indução Trifásico - MIT• Michael Faraday e James Clerk Maxwell já

conheciam o princípio do campo girante por volta de 1820.

• 1888 - Nikola Tesla patenteia o motor de indução bifásico.

• 1890 – Michael von Dolivo-Dobrowlsky inventa o motor trifásico de gaiola.

• O MIT foi a primeira carga exclusivamente AC e deu origem à Segunda Revolução Industrial.

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Campo Girante e EscorregamentoCampo Girante e Escorregamento

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Vantagens e DesvantagensVantagens e Desvantagens• Vantagens

– Baixo custo de aquisição– Baixo custo de manutenção– Torque de partida não nulo– Robustez– Disponível em potências de ¼ HP a mais de 30.000 HP

• Desvantagens– Controle de velocidade difícil– Corrente de partida elevada– Fator de potência baixo e sempre indutivo

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Motor em Gaiola de EsquiloMotor em Gaiola de Esquilo• O motor com rotor em gaiola de esquilo (squirrel cage) é o

mais comum e mais robusto dos motores de indução para potências até 500 HP (373 kW).

• A ausência de contato elétrico entre o rotor e o exterior torna este motor bastante econômico e de baixa manutenção.

● A maior desvantagem é a dificuldade do controle de velocidade sem uso de dispositivos eletrônicos (inversores).

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A Gaiola de Esquilo do MITA Gaiola de Esquilo do MIT

Fonte: www.windpower.org

• A gaiola é um conjunto de barras curto-circuitadas por anéis.

• Não há contato elétrico com o exterior.

• A gaiola pode ser construída em alumínio, cobre ou liga de cobre.

• O núcleo do rotor é formados por lâminas de aço silício.

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Rotor em Gaiola - CorteRotor em Gaiola - Corte

Fonte: Wikipedia GNU

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Motor em Gaiola – Vista em CorteMotor em Gaiola – Vista em Corte

Fonte: The University of Western Australia

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Gaiola de AlumínioGaiola de Alumínio• A gaiola em alumínio injetado é usada

desde a década de 1930, tendo atingido grande desenvolvimento na década de 1960, com a linha de motores Custom 8000, da GE, e é usada em motores de aplicação geral entre 1 e 250 HP.

• O alumínio se funde a 650°C. Quando se solidifica, comprime o pacote de lâminas.

• As barras são soldadas aos anéis usando-se solda MIG (Metal Inert Gas).

Fonte: www.copper.org

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Vantagens da Gaiola de AlumínioVantagens da Gaiola de Alumínio• Segundo a GE, a gaiola de alumínio apresenta as seguintes

vantagens:– A tensão das barras mantém a compressão do pacote de

lâminas.– O movimento da gaiola é eliminado.– As barras podem ser dimensionadas livremente.– O peso e a inércia do rotor são reduzidos.– A resistência elétrica do rotor é maior, mas o custo é

menor do que o de rotores de cobre.

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Construção do Motor de GaiolaConstrução do Motor de Gaiola

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Motor em Gaiola de AlumínioMotor em Gaiola de Alumínio

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Rotor em Gaiola – 1.000 HPRotor em Gaiola – 1.000 HP

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Gaiola de CobreGaiola de Cobre• Motores com gaiola de cobre existem

desde a década de 1930, mas a tecnologia de gaiola de cobre injetado só foi desenvolvida no início do século XXI.

• As maiores barreiras dizem respeito à necessidade de cobre de elevada pureza e à dificuldade em se evitar a fratura dos moldes, devido ao elevado ponto de fusão do cobre (1100 °C).

Fonte: www.copper.org

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Vantagens da Gaiola de CobreVantagens da Gaiola de Cobre• Testes indicam que a gaiola de cobre

reduz as perdas no rotor entre 14% e 20% .

• A temperatura de trabalho do motor é reduzida, facilitando a ventilação.

• O rendimento pode ser elevado entre 1% e 3%, mas estima-se que rendimentos ainda maiores possam ser obtidos com projetos adequados das barras do rotor.

Fonte: www.copper.org

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Rotores com Gaiola de CobreRotores com Gaiola de Cobre

Fonte: Teco-Westinghouse

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Fabricação de Rotor de CobreFabricação de Rotor de Cobre

Fonte: Teco-Westinghouse

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Motor de AnéisMotor de Anéis• O motor de anéis ou motor bobinado (em Portugal,

“motor enrolado”) é mais usado em potências elevadas (P>500 HP) ou quando se exige elevado torque de partida.

• O motor de anéis foi, durante muito tempo, a única forma de se controlar a velocidade de um MIT.

• Os anéis, posicionados no rotor, permitem o controle da corrente de rotor por meio de um reostato externo.

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Rotor de Anéis Rotor de Anéis

Fonte: Data Engenharia

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Montagem dos Anéis e EscovasMontagem dos Anéis e Escovas

Fonte:ABB

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Montagem de Motor de AnéisMontagem de Motor de Anéis

Fonte: Data Engenharia

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Outro Rotor de AnéisOutro Rotor de Anéis

Fonte: Data Engenharia

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Mais um Rotor de AnéisMais um Rotor de Anéis

Fonte: Data Engenharia

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Fabricação dos AnéisFabricação dos Anéis

Fonte: Data Engenharia

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Rotor de Anéis - ¼ HPRotor de Anéis - ¼ HP

Fonte: McMaster University

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Estator de um MITEstator de um MIT

Fonte: Wikipedia GNU

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Dentes de um EstatorDentes de um Estator

Fonte: Wikipedia GNU

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Lâmina de um RotorLâmina de um Rotor

Fonte: Wikipedia GNU

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Estator de MIT – 2.788 HP, 2,3 kVEstator de MIT – 2.788 HP, 2,3 kV

Fonte: WEG

Maior carcaça de ferro fundido já construída. Exportado para o Chile.

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Estator Bipolar – 4000 HPEstator Bipolar – 4000 HP4 kV, 3585 rpm. Usado em operações de bombeamento

Fonte: Joliet Equipment

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Laminação Típica – Rotor e EstatorLaminação Típica – Rotor e Estator

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Motor em Gaiola Bipolar – 5.700 HPMotor em Gaiola Bipolar – 5.700 HP

Fonte: Joliet Equipment

5.700 HP - 13,2 kV, Rotor em Gaiola

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Impregnação a Vácuo (VPI)Impregnação a Vácuo (VPI)Processo usado para evitar vazios entre as bobinas e o estator.

Fonte: Joliet Equipment

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Efeito da SaturaçãoEfeito da Saturação

A vazio Rotor bloqueado

Simulação numérica de um MIT tetrapolar em gaiola

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Motor de Anéis – 6.600 CV – 6,6 kVMotor de Anéis – 6.600 CV – 6,6 kV

Fonte: Data Engenharia

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MIT 5.000 HP – 6,6 kV, 50 HzMIT 5.000 HP – 6,6 kV, 50 Hz

Fonte: WEG

Motor MGF 710B. Usado em estação de bombeamento da Argentina.Motores MGF de 6,6 kV podem ter potências de até 15.000 HP

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Rendimentos de Motores TetrapolaresRendimentos de Motores Tetrapolares