AULA 10

• MÁQUINAS DE INDUÇÃO (ou assíncronas)

Descrição e construção da máquina

Formação do campo magnético rotativo

Tensões, frequências e correntes induzidas

Produção de conjugado no eixo

Máquinas Elétricas Rotativas CA

Máquinas CA são ditas:

1. Síncronas: quando a velocidade do eixo estiver em sincronismo com a freqüência da tensão elétrica de alimentação;

2. Assíncronas: quando a velocidade do eixo estiver fora de sincronismo (velocidade diferente) com a tensão elétrica de alimentação. Quando as correntes no rotor surgem somente devido ao efeito de indução (sem alimentação externa), a máquina é denominada de indução.

Tipos de rotor:- Rotor de gaiola- Rotor bobinado

Máquinas Elétricas Rotativas CA

História:

O primeiro motor elétrico foi construído por Galileo Ferraris em 1885 na Itália. In 1888, Ferraris publica sua pesquisa em um artigo na Royal Academy of Sciences de Turin.

No final de 1888 Nikola Tesla recebe a patente americana, onde traçava a teoria envolvida na máquina de indução.

O motor de indução de gaiola foi inventado por Mikhail Dolivo-Dobrovolsky um ano depois.

Características básicas de máquinas de indução

Rotor de gaiola:formado por barras metálicas acomodadas nas ranhuras do rotor e curto-circuitadas nos finais por anéis metálicos (cobre ou alumínio).

Características básicas de máquinas de indução

Rotor Bobinado:Similar ao do estator.

Características básicas de máquinas de indução

Aplicação de máquinas de indução na industria

Aplicação de máquinas de indução na industria

Em países industrializados de 40 a 75% da carga é formada por motores de indução

Campo produzido por uma bobina

Enrolamento monofásico excitado por uma corrente constante.

a-a

Eixo da fase aθLinhas de

fluxo

fmm estacionária no tempo e varia senoidalmente no espaço emrelação a θ.

Eixo da fase a

-a0 π

-Fmax

Fmax

a -a θ

-π/2π/2

-π/2

Campo produzido por uma bobina - pulsante

Enrolamento monofásico excitado por uma corrente senoidal.

a-a

Eixo da fase aθ

fmm pulsante - variasenoidalmente em relação a θ e ao tempo. (Campo pulsante)

a

Eixo da fase a

-a -a θ

-π/2π/2

0 π -π/2

-Fmax

Fmax

iia

t0

Ia

t0

t2

t2

t1

t1

Linhas de fluxo

Formação do campo girante

Enrolamento trifásico – Fase A

Formação do campo girante

Enrolamento trifásico

Formação do campo girante

Enrolamento trifásico

Campo girante

Três correntes alternadas senoidais, com mesma amplitude e defasadas de 120 graus, circulando por três bobinas fixas, cujos eixos magnéticos distam 120 graus entre si, produzem um campo magnético girante de intensidade constante

Campo girante

Campo girante

Formação do campo girante Efeito simultâneo das três correntes senoidais

ω.t = 30º

ω.t = 0ºinstante

instante

Formação do campo girante Efeito simultâneo das três correntes senoidais

ω.t = 90º

ω.t = 60ºinstante

instante

Tensões, frequências e correntes induzidas no rotor Distribuição de tensões induzidas no

rotor de gaiola

Análise para um par de pólo

Conjugado (torque) nos condutores do rotor Conjugado nos condutores (torque)

Análise para um par de pólo

Conjugado (torque) nos condutores do rotor Conjugado total (torque)

Análise para um par de pólo

Parte Experimental

- 4 grupos de cada fase- 4 pólos- 2 bobinas por pólo por fase- Enrolamento de duas ranhuras

por pólo por fase- passo encurtado < 90º

Montagem Comum aos grupos

Parte Experimental Montagem Comum aos grupos

Parte Experimental Verificação de tensão e frequência induzida no rotor

Parte Experimental Verificação do conjugado de partida (rotor em repouso)

Parte Experimental

Determinação do torque de partida

- Excitação do motor C.C. próximo ao valor máximo, e a fonte de armadura no mínimo.

- Incrementar ligeiramente a fonte de armadura da máquina C.C. apenas para observar o sentido de rotação, que deverá ser contrário ao sentido de reação da carcaça sobre a balança.

-Colocar o reostato de partida na posição de máxima resistência.

- Alimentar o estator do motor de indução com uma pequena tensão, incrementando o “variac” trifásico, apenas para observar o sentido de rotação. Este deverá ser contrário ao sentido de rotação da máquina C.C..

Parte Experimental

Determinação do torque de partida- Alimentar o estator do motor de indução, com uma tensão próxima de 1/3 do valor nominal. Observe que o rotor começa a girar.

- Incrementar a tensão de armadura da máquina C.C., até o rotor estacionar novamente. Manter essa situação de equilíbrio do sistema.

- Reajustar a tensão caso a corrente ultrapasse o valor nominal.

- Com o sistema equilibrado, anotar o valor da força mecânica na balança, bem como os valores de tensão e corrente do estator do motor assíncrono (de anéis ou de indução).

NOTA: O equilíbrio não precisa ser exato.

- Repetir o procedimento, para rotor em curto-circuito. Mais cuidado agora com a corrente absorvida. Repita as medições.