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Conversão de Energia II

Aula 4.1

Motores Monofásicos

Prof. João Américo Vilela

Departamento de Engenharia Elétrica

Bibliografia


FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Máquinas Elétricas:

com Introdução à Eletrônica De Potência. 6ª Edição, Bookman, 2006.

Capítulo 9 – Motores Mono e Bifásicos

KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores.

Editora Globo. 1986.

Capítulo 10 – Motores Monofásicos

TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de Máquinas

Elétricas. LTC, 1999.

Capítulo 9 – Motores de Indução Monofásicos


Teoria de campo girante duplo

Motor de Indução Monofásico

Vista esquemática de um

motor de indução

monofásico

Para uma corrente no estator variando de

forma co-seno no tempo, teremos a

seguinte equação da Fmm no entreferro.

)cos(cosmax1 twFmmF eaeg

Onde:

θae = ângulo elétrico em relação ao eixo da fase “a”;


Diagrama simplificado

do Motor de Indução

Monofásico

Tensão senoidal aplicada no enrolamento do

estator produz um fluxo magnético cossenoidal.





Decomposição de Fmm pulsante em duas forças magnetomotriz girantes.

111 ggg FFF

twFmmF eaepicoa

cos2

11

twFmmF eaepicoa

cos2

11




Quando o motor está parado o torque

produzido nas duas direções é igual e o

motor permanece parado.

Circuito equivalente do motor monofásico na partida do motor



O torque contrário (produzido pelo campo

que esta girando no sentido oposto ao

movimento) diminui devido a alta frequência

e o torque direto aumento.

Circuito equivalente do motor monofásico quando operando com certa

velocidade


Circuito equivalente do motor monofásico quando operando com certa

velocidade


Impedâncias equivalentes

mfff XjcomparaleloemXjs

RjXRZ

5,05,0

5,02

2

mbbb XjcomparaleloemXjs

RjXRZ

5,05,0

2

5,02

2


Calculo da potência e o conjugado mecânico do motor monofásico

através do circuito equivalente.


fg

s

f Pw

T ,

1

ffg RIP 2

,

bg

s

b Pw

T ,

1

b

2

b,g RIP

b,gf,g

s

bfmec PPw

1TTT


Calculo da potência e o conjugado mecânico do motor monofásico

através do circuito equivalente.


fgfrotor PsP ,,

Perdas no rotor devido ao campo

para frente.

Perdas no rotor devido ao campo

contrário ao movimento.

bgbrotor PsP ,, 2

Perdas totais no rotor

bgfgrotor PsPsP ,, 2

Potência mecânica

bgfgmecsmec PPsTwsP ,,11


Um motor com partida a capacitor de ¼ Hp, 110 [V], 60 [Hz] e quatro

pólos tem os seguintes valores para os parâmetros do circuito equivalente

e as perdas:

Exercício

R1 = 2,02 [Ω]; X1 = 2,79 [Ω]; R2 = 4,12 [Ω]; X2 = 2,12 [Ω]; Xm = 66,8 [Ω];

Perdas no núcleo = 0 [W];

Perdas por atrito e ventilação = 13 [W].

Para um escorregamento de 0,05, determine a corrente de estator, o fator

de potência, a potência de saída, a velocidade, o conjugado e o

rendimento, quando esse motor está funcionando como um motor

monofásico em tensão e frequência nominais e com seu enrolamento de

partida em aberto.


Os motores de indução monofásico são classificados e

conhecidos em função da técnica de partida utilizada, sendo

alguns deles apresentados abaixo:

Motor de fase dividida

Motor de fase auxiliar, com capacitor de partida;

Motor de fase auxiliar, com capacitor permanente;

Motor de fase auxiliar, com capacitor de dois valores

Motor de campo distorcido



Diagrama esquemático do motor de fase

auxiliar com capacitor de partida Relações de fase

Motor de fase auxiliar, com capacitor de partida



Campo girante produzido no Motor de Indução Monofásico



Diagrama esquemático do motor

de fase auxiliar com capacitor de

partida

Característica torque-velocidade

típica do motor com capacitor de

partida

Motor de fase auxiliar, com capacitor de partida



Diagrama esquemático do

motor de fase dividida

Diagrama fasorial

Motor de fase dividida



típica do motor com fase dividida


Motor de fase auxiliar, com capacitor permanente

Motor de fase auxiliar, com capacitor de dois valores



Motor de campo distorcido (pólos sombreados)

Aspecto construtivo do motor de

campo distorcido



típica do motor de campo distorcido


Motor de campo distorcido (pólos sombreados)



Um motor com partida a capacitor de ¼ Hp, 110 [V], 60 [Hz] e quatro

pólos tem os seguintes valores para os parâmetros do circuito equivalente

e as perdas:

R1 = 2,02 [Ω]; X1 = 2,79 [Ω]; R2 = 4,12 [Ω]; X2 = 2,12 [Ω]; Xm = 66,8 [Ω];

Perdas no núcleo =24 [W];

Perdas por atrito e ventilação = 13 [W].

Para um escorregamento de 0,065 em tensão e frequência nominais.

Determine:

a) a corrente de estator e o fator de potência; (I1 = 4 [A]; Fp = 0,697 ind)

b) A potência de saída; (Peixo = 189,34 [W]) c) Rendimento. (η = 61,7%)

Exercício


Apresente uma justificativa para a abertura do enrolamento auxiliar de

partida do motor de indução monofásico. Responda com base nas figuras

abaixo:

Exercício

Diagrama esquemático do motor

monofásico com capacitor de partida.

Características estáticas torque x

velocidade de motores de indução

monofásico


Comente de forma sucinta por que o motor de indução monofásico de

pólos sombreados (campo distorcido) começa a girar.

Exercício


Com base no motor de indução com rotor bobinado apresentado na

Figura abaixo, responda Verdadeiro ou Falso:

( ) Quando menor a resistência externa conectada no rotor maior a

potência reativa absorvida pelo motor na partida (Qs);

( ) Quanto maior a resistência externa conectada no rotor maior é o

transitório de partida do motor (tempo de aceleração), considerando a

carga conectada no eixo do motor constante;

( ) Quanto maior a resistência externa conectada no rotor menor a

corrente de rotor em condição nominal;

( ) Pode-se controlar a velocidade do motor variando a resistência

externa conectada no rotor.

Exercício

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