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Laboratório Integrado II MTI Ensaios de Vazio e Rotor Bloqueado – Prof. Norberto Augusto Júnior
EXP 06
Motores Trifásicos de
Indução - MTI
Ensaios: Vazio e Rotor Bloqueado
Laboratório Integrado II MTI Ensaios de Vazio e Rotor Bloqueado – Prof. Norberto Augusto Júnior
�Realizar ensaios de vazio e rotor bloqueado no
MTI - Motor Trifásico de Indução - para determinar
os parâmetros do circuito equivalente;
�Compreender o comportamento das perdas em
vazio e das perdas em carga.
Objetivos:
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)240sen(
)120sen(
sen
0
0
−⋅⋅=⋅=
−⋅⋅=⋅=
⋅⋅=⋅=
tINiNF
tINiNF
tINiNF
mcc
mbb
maa
ω
ω
ω
Princípio de Funcionamento do MTI
3 Bobinas iguais
defasadas de 120Gráus
MOTORES DE 2 PÓLOS
Laboratório Integrado II MTI Ensaios de Vazio e Rotor Bloqueado – Prof. Norberto Augusto Júnior
Princípio de Funcionamento do MTI
MOTORES DE 2 PÓLOS
3 Bobinas idênticas com N espiras defasadas no espaço de
120 Gráus percorridas por 3 correntes trifásicas 120 Gráus no tempo.
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Princípio de Funcionamento do MTI
3 Bobinas idênticas com N espiras defasadas no espaço de
120 Gráus percorridas por 3 correntes trifásicas 120 Gráus no tempo.
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Princípio de Funcionamento do MTI
Campo Girante: Módulo B e Velocidade angular ω constante
MOTORES DE 2 PÓLOS
Para motores de 2 pólos a
velocidade angular do campo
girante ωs é igual a velocidade
angular ωr da rede
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100(%) •−
=s
rs
N
NNs
p
sfNr
)1(120 −••=
p
fNs
•=
120
Motor 15 cv: 4 pólos / 60 Hz / s = 2,5 %
Ns = 1800 rpm / Nr = 1.755 rpm
Nr (rpm) = rotação mecânica do rotor;
Ns (rpm) = rotação do campo síncrono no estator;
p = número de pólos;
f ( Hz ) = freqüência da rede ou do Inversor;
s (%) = escorregamento dos Motores, s ≈ 0,5 a 5 %
Motores Trifásicos de Indução – Conceitos
Laboratório Integrado II MTI Ensaios de Vazio e Rotor Bloqueado – Prof. Norberto Augusto Júnior
Esquemas de ligação do estator para as ligações: 220 V/ ∆∆∆∆∆∆∆∆; 380 V / YY; 440 V / ∆∆∆∆; 760 V/ Y.
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Motor Trifásico de Indução - MTI
Rotor de Gaiola Rotor Bobinado
Catálogo GE
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Motor Trifásico de Indução - MTIRotor de Gaiola
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Imbricado Concêntrico
Tipos de Enrolamentos do EstatorRotor Bobinado ou de Anéis
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Ensaio em Vazio
�No ensaio de vazio o motor é acionado com as tensões
trifásicas da rede e nenhuma carga mecânica é aplicada
ao eixo;
� A potência absorvida da rede é constituída por:
a) Perdas no Ferro do Estator ou PFE;
b) Perdas no Cobre dos enrolamentos do estator ou PCU10;
c) Perdas de Atrito e Ventilação ou PA,V.
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Perdas no Ferro do Estator - PFE
�São aquelas já estudadas nos transformadores pelos
fenômenos de Histerese ou Magnetização e de Correntes de
Foucault e são representadas pela resistência RM ou RP;
� A corrente por fase portadora da energia das Perdas no
Ferro é IP = V1/ RP
�As perdas no ferro no rotor são desprezíveis, pois em
vazio a freqüência é reduzida (~1% de 60 Hz ou ~ 0,6 Hz) e
o valor do fluxo praticamente nulo.
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�A corrente de magnetização é simulada pela
reatância de magnetização XM;
�Pelo fato de existir entreferro (espaço necessário
entre o estator e o rotor), no MTI a corrente de
magnetização é substancialmente superior comparada
com a corrente de magnetização do transformador;
�A corrente de Magnetização é determinada por:
IM = V10 / XM
Corrente de Magnetização
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Modelo do Motor Trifásico de Indução em Vazio
MPO IIIrrr
+=
Circuito Equivalente por fase
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Perdas no Cobre do Estator – PCU10
�A principal contribuição é da corrente de
magnetização IM, devido ao entreferro;
�A corrente de vazio, situa-se entre 20 a 30% da
corrente nominal do motor;
� As perdas no cobre em vazio são determinadas por:
PCU10 = 3x Resx I02
Res= resistência ôhmica do estator por fase;
I0 = Corrente de Vazio, por fase.
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Perdas de Atrito e Ventilação – PA,V
�As perdas de atrito e ventilação referem-se aos
atritos existentes nos rolamentos do motor e do
movimento do próprio rotor com o ar;
� Os motores quanto a ventilação são classificados:
a) Auto Ventilados, quando possuem no rotor um
ventilador para a própria refrigeração;
b) Ventilação Forçada, quando a refrigeração é
realizada por um moto ventilador externo ao motor;
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Perdas de Atrito e Ventilação – PA,V
�Nos motores Auto Ventilados, as perdas de
ventilação refere-se a potência do ventilador
existente no rotor;
� As perdas de atrito e ventilação dependem
apenas da rotação;
�No Ensaio de Vazio vamos considerar a
rotação constante, para qualquer valor de V10.
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Potência Absorvida em Vazio – Pabs0
�As perdas absorvidas em vazio são determinadas
por:
PABS0 = PFE + P A,V + 3x Resx I20
Como PA,V é constante no ensaio, determina-se
PFE + PA,V por:
PFE + P A,V = PABS0 - 3x Resx I20
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(PFE + PA,V)
V 2es
V 2es nomV 2es nim
PFE
PA,V
Gráfico PFE + PA,V
Determina-se PFE extrapolando- se o gráfico até Ves = Zero
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cos φφφφ = PFE / Ves x I0 IP = I0 . cos φφφφ IM = I0 . sen φφφφ
RM = Ves/ IM XM = Ves/ IP
Ves
IP
IM
I0
φφφφ
DIGRAMA DE FASORES DO ENSAIO EM VAZIO
� Determinadas as Perdas do Ferro e Perdas de Atrito e
Ventilação, por fase, é possível determinar RM e XM :
MPO IIIrrr
+=
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Ligação ��������
Ligação ����
Ligação YY Ligação Y
Esquemas de ligação do estator para as ligações: 220 V/ ∆∆∆∆∆∆∆∆; 380 V / YY; 440 V / ∆∆∆∆; 760 V/ Y.
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ESQUEMA DE MONTAGEM
DO ENSAIO EM VAZIO
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VALORES MEDIDOS� Ligar o estator do motor na ligação 220 V/ ∆∆∆∆∆∆∆∆;
�A ligação do rotor é Y (estrela) e no ensaio deverá
permanecer em curto – circuito;
�Medir a resistência ôhmica por fase do estator e rotor
Temperatura Ambiente = _____________ºC
Res = ____________Ohms Rr = ____________ Ohms
Nota: Na medida da resistência ôhmica por fase deve ser
avaliada a ligação do motor.
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250
240
230
220
200
180
160
140
120
100
WATTÍMETRO2 (W02) WWATTÍMETRO1 (W01) WCORRENTE (I0) ATENSÃO(Ves) V
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200
210
220
230
240
250
Vr (V) YVes (V) ∆∆∆∆∆∆∆∆
Com o circuito do rotor aberto, anotar os valores da
tabela e determinar a relação do número de espiras
a = Nes/ Nr = Ves/ Vr
Relação do Número de Espiras
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� Para rotor bloqueado a velocidade é nula e o
escorregamento é unitário (s = 1);
�A tensão de alimentação do estator, Ves, é ajustada até a
corrente do estator atingir o valor nominal;
� Com a tensão reduzida, é possível considerar desprezíveis
as perdas no ferro e a corrente de magnetização;
�As perdas de atrito e ventilação são nulas pela condição de
rotor bloqueado;
�O modelo do transformador com rotor bloqueado é
semelhante ao do transformador em curto, ou seja, as
resistências e reatâncias do estator e rotor ligadas em série;
ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO
Laboratório Integrado II MTI Ensaios de Vazio e Rotor Bloqueado – Prof. Norberto Augusto Júnior
�As bobinas dos enrolamentos do estator e do
rotor apresentam fluxos de dispersão, simuladas
pelas reatâncias Xes e Xr e resistências ôhmicas
representadas por Res e Rr ;
� Os parâmetros do rotor Rr e Xr podem ser
referidos ao rotor pela relação entre o número de
espiras por fase dos enrolamentos do estator e rotor:
a = Nes / Nr
Ou seja, R’r = a2 . Rr e X’es = a2. Xes
REATÂNCIAS DE DISPERSÃO
Laboratório Integrado II MTI Ensaios de Vazio e Rotor Bloqueado – Prof. Norberto Augusto Júnior
� É possível definir: ZCC = Ves / Icc1
Re1 = Res + R’r = Res + a2 . Rr e X2
e1 = Z2cc1 – R
2e1
Sendo, a = Nes/ Nr = Ves/ Vr (Valores por fase)
Para motores de rotor bobinado:
Xes= Xe1/2 e X r = Xe1 / (2 . a2).
ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADOCircuito Equivalente por fase
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�A potência absorvida é a soma das perdas Joule do
estator e rotor;
� Nota: Para motores de rotor de gaiola não é possível
medir Rr ou a relação do número de espiras, a;
� O valor de Re1 é determinado pela potência absorvida
por fase na condição de rotor bloqueado, Wcc1.
Onde: Re1 = Wcc1 / I2cc1
ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO
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�Nos motores de gaiola, não é possível calcular o
valor de Xr por não ser possível determinar por
ensaio o valor de a;
�Para o rateio de Xe1 em Xes e X’r, considera-se:
Xes = 0,6. Xe1 e X’r = 0,4. Xe1.
ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO
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ESQUEMA DE MONTAGEM DO
ENSAIO DE ROTOR BLOQUEADO
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VALORES MEDIDOS
Ligar o estator do motor na ligação 220V/ ∆∆∆∆∆∆∆∆ (duplo delta).
A ligação do rotor é Y (estrela) e no ensaio deverá permanecer
em curto circuito.
NOTAS:
1) O rotor deverá durante o ensaio permanecer bloqueado;
2) Verificar se o enrolamento do rotor está em curto circuito e
variar a tensão de alimentação, Ves, através do Variac e anotar
os valores da tabela.