MANUTENÇÃO ELÉTRICA

INDUSTRIAL

* ENROLAMENTOS P/ MOTORES CA *

Vitória – ES 2006

7. ENROLAMENTOS PARA MOTORES DE CORRENTE ALTERNADA

A maneira mais conveniente de associar vários condutores de um enrolamento é

distribuí-los em forma de bobinas e a distribuição deve ser feita de tal modo que

formem grupos. As bobinas de cada grupo são ligadas entre si, apresentando

cada grupo um início e um fim, colocados uniformemente nas ranhuras do núcleo

do estator para gerar o campo magnético.

Os enrolamentos dos motores CA podem ter diversas formas e distribuições,

dentre as quais destacamos:

Enrolamento meio imbricado

Enrolamento imbricado

Enrolamento concêntrico

No enrolamento meio imbricado cada lado de bobina ocupa toda a área da

ranhura. O número de ranhuras ocupadas deve ser par e o número de bobinas é

igual a metade do número de ranhuras do estator. Todos os condutores situados

numa ranhura fazem parte da mesma bobina. Também chamados de

enrolamentos de uma camada, tem a vantagem de permitir um isolamento mais

perfeito entre as fases sem o uso excessivo de isolante.

Todas as bobinas que compõem os grupos possuem o mesmo formato e

tamanho como também o mesmo número de espiras (pré-moldadas) resultando

num enrolamento contínuo e simétrico.

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No enrolamento imbricado cada ranhura é ocupada por dois lados de bobina e

existem tantas bobinas quantas são as ranhuras do estator. Todas as bobinas

têm o mesmo formato e tamanho como também o mesmo número de espiras

(pré-moldadas)., resultando num enrolamento perfeitamente simétrico. Os dois

lados de bobinas são colocados em camadas sobrepostas e separadas por um

isolante, pois cada lado de bobina pertence a grupos de fases distintos e como

há uma d.d.p. relativamente elevada, é necessário uma isolação eficiente para

diminuir os riscos de curto circuito entre bobinas.

O nome enrolamento concêntrico (ou em cadeia) é associado ao de uma

corrente, devido a analogia que existe entre os grupos de bobinas (posição

relativa entre eles) e os elos das correntes. No enrolamento em cadeia o formato

das suas bobinas normalmente é oval e o enrolamento é constituído por grupos

contendo duas, três e até mais bobinas de tamanhos diferentes (com o mesmo

centro de referência).

Cada ranhura pode conter um ou mais lados de bobinas e o número de espiras

por bobina em um grupo pode variar em função da distribuição nas ranhuras.

Este tipo de enrolamento pode ser executado manualmente ou utilizando formas

pré-moldadas ou ainda máquinas automáticas para colocação do enrolamento.

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7.1 REPRESENTAÇÃO DOS ENROLAMENTOS

A visualização mais completa do enrolamento de uma máquina elétrica é feita

mediante seu esquema elétrico. Há vários métodos de mostrar

esquematicamente os enrolamentos porém, todos eles visam por meio de traços

simples, indicar a posição relativa das bobinas que formam a estrutura do motor.

Representação Simbólica Circular

É aquela que representa de modo simplificado as ranhuras e os grupos de

bobinas com as respectivas interligações, como se estivéssemos olhando o motor

pela frente na direção longitudinal do estator. Este tipo de representação é

muito comum em livros técnicos relativos ao assunto. Na medida que os

circuitos internos dos motores ficam mais complexos, este estilo de

representação não é mais usado, pois na prática fica difícil a realização do

desenho, apesar de ser mais fácil sua compreensão.

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Forma Circular Simplificada (Polar)

Esta forma permite observar a disposição dos grupos de bobinas no estator, bem

como suas interligações. A figura abaixo dá uma idéia da forma; no caso é

relativo a um motor monofásico de 2 pólos.

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Representação Simbólica Planificada

É aquela que representa os grupos de bobinas interligadas no estator, como se

estivéssemos cortado e esticado o estator sobre um plano, ou seja, seccionamos

o estator no sentido longitudinal e o planificamos como mostra a seqüência na

figura a seguir. Utilizaremos a última figura da seqüência, onde cada retângulo

representa um dente do estator, pela vista superior.

Este tipo de representação embora quebre a continuidade é o mais utilizado na

prática, por ser mais fácil a sua confecção principalmente para enrolamentos

mais complexos, possibilitando uma apreciável facilidade de interpretação.

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Características do Enrolamento

Para a confecção, colocação e ligação das bobinas que formam o enrolamento

devemos conhecer de antemão suas principais características:

a) NÚMERO DE BOBINAS

O número de bobinas do enrolamento é determinado em função do número de

dentes do estator, número de pólos e do tipo de enrolamento.

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a) PASSO POLAR

Determinado pela distância em dentes entre o início de duas bobinas interligadas

da mesma fase. O passo polar define a região onde será concentrado um pólo

magnético formado por esta bobina.

b) PASSO DE BOBINA

É a distância em dentes compreendida entre os dois lados da mesma bobina.

Quando o passo de bobina for igual ao passo polar, este é denominado de passo

de bobina inteiro; caso seja menor que o passo polar é denominado de passo de

bobina fracionário.

No projeto dos motores elétricos o passo ideal é determinado através de ensaios

em laboratórios até se obter o melhor rendimento da máquina, não desprezando

o custo de produção.

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Para calcular usamos as seguintes expressões:

Enrolamento meio imbricado Yb = Yp – (2q –1)

Enrolamento imbricado Yb = Yp – (q –1)

Os enrolamentos meio imbricado são geralmente projetados com bobinas de

passo fracionário (5/6 do passo polar) pois este tamanho além de economizar

material (cobre) reduz as harmônicas das f.e.m. induzidas nos enrolamentos,

resultando em menores perdas por correntes parasitas e histerese.

c) NÚMERO DE PÓLOS

O número de pólos de um motor CA afeta diretamente sua velocidade, ou seja,

de desejamos um motor com elevada rotação este deverá apresentar o mínimo

de pólos magnéticos.

A maneira pela qual os grupos de bobinas são interligados também influi na

formação dos pólos. A equação a seguir nos fornece a relação entre as grandezas

(freqüência da rede de alimentação, número de pólos e velocidade do motor):

nfp .120

=

onde: P = número de pólos

f = freqüência das correntes que alimentam o enrolamento (Hz)

n = velocidade síncrona (rpm)

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Denominamos pólos ativos quando o número de grupos de bobinas por fase são

interligados de tal forma que criem o mesmo número de pólos. Isto é possível

fazendo com que a corrente que circula em um grupo num determinado sentido

apresente sentido inverso ao circular pelo grupo adjacente, até sair do

enrolamento, originando em cada grupo de bobinas uma polaridade única. Neste

tipo de ligação os grupos estão distanciados de um passo polar ou 180o elétricos.

Denominamos pólos conseqüentes quando cada grupo de bobinas por fase

propicia a formação de dois pólos magnéticos. Isto é conseguido interligando os

grupos de bobinas de tal forma que a corrente circule no mesmo sentido por

todos eles até sair do enrolamento. Neste tipo de ligação os grupos de bobinas

estão distanciados um do outro de duas vezes o passo polar, ou seja 360o

elétricos.

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d) NÚMERO DE BOBINAS POR PÓLO E FASE

É o número de bobinas que participa da formação de cada pólo, conforme o tipo

de enrolamento.

Para o enrolamento meio imbricado: fasesdenúmero

Ypq__.2

=

Para o enrolamento imbricado: fasesdenúmero

Ypq__

=

Se a interligação dos grupos de bobinas resultar em pólos conseqüentes, o

número de bobinas por pólo/fase dobra de valor (observe se todos os grupos

possuem o mesmo número de bobinas).

e) PASSO DE FASE

Para o funcionamento perfeito do campo girante deve haver uma simetria da

defasagem elétrica das fases (120o elétricos), com a defasagem mecânica dos 3

enrolamentos, ou seja, o início de cada enrolamento deve apresentar uma

defasagem de 120o geométricos. Isto é conseguido dividindo o total de dentes do

estator por 3.

Yf = Número de dentes

No de fases

f) LIGAÇÕES

Os motores monofásicos podem apresentar desde 2 até 8 terminais de ligação,

de acordo com as tensões de trabalho e a possibilidade de inversão de rotação.

Já os motores trifásicos podem apresentar desde 3 até 12 terminais, conforme

as tensões de trabalho definidas pelo fabricante, sempre permitindo a inversão

de rotação.

A identificação dos terminais no motor trifásico pode ser feita através de

números ou letras com a seguinte equivalência:

1=U 2=V 3=W 4=X 5=Y 6=Z

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