Motores Motores Elétricos

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1.5.2 Velocidade síncrona ( n s
)
A velocidade síncrona do motor é definida pela velocidade de
rotação do campo girante, a qual depende do número de pólos
(2p) do motor e da freqüência (f) da rede, em hertz.
Os enrolamentos podem ser construídos com um ou mais pares
de pólos, que se distribuem alternadamente (um “norte” e um
“sul”) ao longo da periferia do núcleo magnético. O campo girante
percorre um par de pólos (p) a cada ciclo. Assim, como o
enrolamento tem pólos ou “p” pares de pólos, a velocidade do
campo será:
60 . f 120 . f
n s
= = ( rpm )
p
2 p
Exemplos:
a) Qual a rotação síncrona de um motor de 6 pólos, 50Hz
120 . 50
n s
= = 1000 rpm
6
b) Motor de 12 pólos, 60Hz
120 . 60
n s
= = 600 rpm
12
Note que o número de pólos do motor terá que ser sempre par,
para formar os pares de pólos. Para as freqüências e
“polaridades” usuais, as velocidades síncronas são:
Nº de pólos
Rotação síncrona por minuto
60 Hertz 50 Hertz
2 3.600 3.000
4 1.800 1.500
6 1.200 1.000
8 900 750
10 720 600
Tabela 1.3 - Velocidades síncronas
Para motores de “dois pólos”, como no item 1.5.1, o campo
percorre uma volta a cada ciclo. Assim, os graus elétricos
equivalem aos graus mecânicos.
Para motores com mais de dois pólos, de acordo com o número
de pólos, um giro “geométrico” menor.
Por exemplo: Para um motor de seis pólos teremos, em um ciclo
completo, um giro do campo de 360 o x 2/6 = 120 o geométricos.
Isto equivale, logicamente, a 1/3 da velocidade em dois pólos.
Conclui-se, assim, que:
Graus geométricos = Graus mecânicos x p
1.5.3 Escorregamento (s)
Se o motor gira a uma velocidade diferente da velocidade
síncrona, ou seja, diferente da velocidade do campo girante, o
enrolamento do rotor “corta” as linhas de força magnética do
campo e, pelas leis do eletromagnetismo, circularão nele correntes
induzidas.
Quanto maior a carga, maior terá que ser o conjugado necessário
para acioná-la. Para obter o conjugado, terá que ser maior a
diferença de velocidade para que as correntes induzidas e os
campos produzidos sejam maiores. Portanto, à medida que a
carga aumenta cai a rotação do motor. Quando a carga é zero
(motor em vazio) o rotor girará praticamente com a rotação
síncrona. A diferença entre a velocidade do motor n e a velocidade
síncrona n s
chama-se escorregamento s, que pode ser expresso
em rpm, como fração da velocidade síncrona, ou como
porcentagem desta
n s
- n
n s
- n
s (rpm) = n s
- n ; s = ; s ( % ) = . 100
n s
n s
Para um dado escorregamento s(%), a velocidade do motor será,
portanto
S ( % )
n = n s
. ( 1 - )
100
Exemplo: Qual o escorregamento de um motor de 6 pólos, 50Hz,
se sua velocidade é de 960 rpm
1000 - 960
s ( % ) = . 100
1000
s ( % ) = 4%
1.5.4 Velocidade nominal
É a velocidade (rpm) do motor funcionando à potência nominal,
sob tensão e freqüência nominais. Conforme foi visto no item
1.5.3, depende do escorregamento e da velocidade síncrona.
s %
n = n s
. ( 1 - ) ( rpm)
100
1.6 Materiais e Sistemas de Isolação
Sendo o motor de indução, uma máquina robusta e de construção
simples, a sua vida útil depende quase exclusivamente da vida útil
da isolação dos enrolamentos. Esta é afetada por muitos fatores,
como umidade, vibrações, ambientes corrosivos e outros. Dentre
todos os fatores, o mais importante é sem dúvida a temperatura
de trabalho dos materiais isolantes empregados.
Um aumento de 8 a 10 graus acima do limite da classe térmica na
temperatura da isolação pode reduzir a vida útil do bobinado pela
metade. Para uma maior vida do motor elétrico recomendamos a
utilização de sensores térmicos de proteção do bobinado.
Quando falamos em diminuição da vida útil do motor, não nos
referimos às temperaturas elevadas, quando o isolante se queima
e o enrolamento é destruído repentinamente. Vida útil da isolação
( em termos de temperatura de trabalho, bem abaixo daquela em
que o material se queima ), refere-se ao envelhecimento gradual
do isolante, que vai se tornando ressecado, perdendo o poder
isolante, até que não suporte mais a tensão aplicada e produza o
curto-circuito.
A experiência mostra que a isolação tem uma duração
praticamente ilimitada, se a sua temperatura for mantida abaixo
do limite de sua classe térmica. Acima deste valor, a vida útil da
isolação vai se tornando cada vez mais curta, à medida que a
temperatura de
trabalho é mais alta. Este limite de temperatura é muito mais baixo
que a temperatura de “queima” do isolante e depende do tipo de
material empregado.
Esta limitação de temperatura refere-se ao ponto mais quente da
isolação e não necessariamente ao enrolamento todo.
Evidentemente, basta um “ponto fraco” no interior da bobina para
que o enrolamento fique inutilizado.
1.6.1 Material Isolante
O material isolante impede, limita e direciona o fluxo das correntes
elétricas. Apesar da principal função do material isolante ser de
impedir o fluxo de corrente de um condutor para terra ou para um
potencial mais baixo, ele serve também para dar suporte
mecânico, proteger o condutor de degradação provocada pelo
meio ambiente e transferir calor para o ambiente externo.
Gases, líquidos e sólidos são usados para isolar equipamentos
elétricos, conforme as necessidades do sistema. Os sistemas de
isolação influenciam na boa qualidade do equipamento e o tipo e
a qualidade da isolação afetam o custo, o peso, o desempenho e
a vida do mesmo.
1.6.2 Sistema Isolante
Uma combinação íntima e única de dois ou mais materiais isolantes
usados num equipamento elétrico denomina-se sistema
isolante. Essa combinação num motor elétrico consiste do fio
magnético, isolação de fundo de ranhura, isolação de fechamento
de ranhura, isolação entre fases , verniz e/ou resina de
impregnação, isolação do cabo de ligação, isolação de solda.
Qualquer material ou componente que não esteja em contato com
a bobina é considerado não fazendo parte do sistema de isolação.
Motores Elétricos de Corrente Alternada D-9