ae-2 (motor cc e ca)

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Sérgio Ferreira de Paula Silva 1 FACET - Engenharia Elétrica

Prof. Edson Antonio de Araujo ACIONAMENTO ELÉTRICO



HISTÓRIA

O ano de 1886 pode ser considerado, como o ano de nascimento damáquina elétrica, pois foi nesta data que o cientista alemão Werner vonSiemens inventou o primeiro gerador de corrente contínua auto-induzido.Entretanto esta máquina que revolucionou o mundo em poucos anos, foio último estágio de estudos, pesquisas e invenções de muitos outros

cientistas, durante quase três séculos.Foi o engenheiro electrotécnico Dobrowolsky, da firma AEG, de Berlim,entrou em 1889 com o pedido de patente de um motor trifásico com rotorde gaiola. O motor apresentado tinha uma potência de 80 watts.As vantagens do motor de corrente alternada para o motor de correntecontínua eram marcantes: construção mais simples, silencioso, menosmanutenção e alta segurança em operação. Dobrowolsky desenvolveu,em 1891, a primeira fabricação em série de motores assíncronos, naspotências de 0,4 a 7,5 kW

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Motor elétrico é a máquina rotativa que converte aenergia elétrica em energia mecânica.

DEFINIÇÃO


Prof. Edson Antonio de Araujo ACIONAMENTO ELÉTRICO Prof. Edson Antonio de Araujo

UNIVERSO TECNOLÓGICO EM MOTORES ELÉTRICOS

MOTOR C.A.

MONOFÁSICO

UNIVERSAL

TRIFÁSICO

ASSÍNCRONO

SÍNCRONO

ASSÍNCRONO

GAIOLA DEESQUILO

ROTORBOBINADO

SPLIT - PHASE

CAP. PARTIDA

CAP. PERMANENTE

CAP. 2 VALORES

PÓLOS SOMBREADOS

REPULSÃO

RELUTÂNCIA

HISTERESE

DE GAIOLA

DE ANÉIS

IMÃ PERMANENTE

PÓLOS SALIENTES

PÓLOS LISOS

MOTOR C.C.EXCITAÇÃO SÉRIE

EXCITAÇÃO INDEPENDENTE

EXCITAÇÃO COMPOUND

IMÃ PERMANENTE

SÍNCRONO

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O processo de conversãode energia normalmenteenvolve a presença de duascaracterísticas importantes,num determinado dispositivoeletromecânico. Essascaracterísticas são oenrolamento de campo, queproduz a densidade de fluxomagnético, e o enrolamentode armadura, no qual a “fem”de trabalho é induzida.

ASPECTOS DE CONSTRUÇÃO



Indutor ou estatorÉ o elemento imóvel do circuito magnético, no qual está

bobinado um enrolamento para produzir um campo magnético.Induzido ou rotor

É um cilindro formado por chapas magnéticas isoladasumas das outras e perpendiculares ao eixo do circuito. Oinduzido move-se ao redor do seu eixo e está separado doindutor por um entreferro. Na sua periferia, os condutores sãorepartidos de forma regular.

Coletor e escovasO coletor é solidário com o induzido e as escovas são

fixas. Os condutores do induzido são alimentados atravésdestes dispositivos.

MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA (CC)CONSTITUIÇÃO

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Os motores de CC de excitação independente são muitoutilizados para o acionamento de máquinas com velocidadevariável. Sendo muito fáceis de miniaturizar, impõem-se parapotências muito baixas.

As suas características permitem igualmente uma regulaçãorigorosa do conjugado, em funcionamento como motor ougerador. A rotação nominal é facilmente adaptável, uma vezque não depende da freqüência da rede.

MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA (CC)Um motor de CC é um gerador de CC com fluxo de

potência invertido.



São motores de custo mais elevado e, além disso

precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de umdispositivo que converta a corrente alternada emcorrente contínua (conversores).

Necessitam de uma manutenção regular do coletor edas escovas.

MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA (CC)

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Para variar a velocidade e manter oconjugado é necessário a tensão dealimentação.

O funcionamento de um motor deCC é reversível:• Induzido alimentado –funcionamento de motor• O induzido girar sem alimentaçãoelétrica – funciona como gerador.




MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA (CC)PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Quando o indutor é alimentado, cria um campo magnético noentreferro, dirigido no sentido dos raios do induzido. Este campomagnético “entra” no induzido pelo lado do pólo norte do indutore “sai” do induzido pelo lado do pólo sul do indutor. Quando oinduzido é alimentado, os condutores que estão situados sobo mesmo pólo indutor (de mesmo lado das escovas) sãopercorridos por correntes com o mesmosentido, sendo portanto, sujeitos àmesma força. Os condutores situadossob o outro pólo são sujeitos a umaforça com igual intensidade e sentidooposto. As duas forças criam umconjugado que faz girar o induzidodo motor.

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MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA (CC)CORTE DO MOTOR




OBSERVAÇÃO

O constante desenvolvimento da eletrônica de potênciadeve levar a um progressivo abandono dos motores de

corrente contínua. Isso porque fontes de tensão efreqüência controladas, advento dos conversores defreqüência (inversores), que alimentam motores decorrente alternada, principalmente os de indução de gaiola, já estão transformando em opções mais atraentes quantoao ajuste e ao controle de velocidade.

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Os enrolamentos do induzido e do indutor sãoligados em paralelo, com excitação independente.

A inversão do sentido de rotação obtém-segeralmente por inversão da tensão do induzido.

MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA (CC)CAMPO PARALELO OU SHUNT



CAMPO PARALELO


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Os enrolamentos do induzido é ligado em série comenrolamento do indutor. A inversão do sentido derotação obtém-se independentemente por inversão daspolaridades do induzido ou do indutor.


CAMPO SÉRIE



CAMPO SÉRIE


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Reuni as qualidades do tipo série e em paralelo. Estemotor têm dois enrolamentos por cada pólo indutor. Umdeles está ligado em paralelo com o induzido. Épercorrido por uma faixa de corrente baixa,comparativamente com a corrente de funcionamento. Ooutro está ligado em série.


CAMPO COMPOSTA



Vantagens:• Controle simples de velocidade.• O motor sérieapresenta elevado torque de

partida, próprio para cargas de elevada inércia,ou sistemas de tração.• O motor campo paraleloapresenta característica

de velocidade constante sob variação de carga,próprio para máquinas industriais de usinagem.


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Desvantagens :• Manutenção freqüente, escovas e comutador.• São mais caros e volumosos.• Reparo demorado e oneroso.• Necessitam alimentação em corrente contínua.• São ruidosos e produzem interferência eletromagnética.• O motor campo série dispara sem carga ou com cargas

leves, portanto não pode ser acoplado através de poliase correias.

• O motor campo paralelo dispara na ausência deexcitação do campo.




MOTOR DE CORRENTE ALTERNADA (CA)

Os motores CA são aqueles acionados através deuma fonte de corrente alternada. São utilizados namaioria das aplicações industriais e residenciais.

A grande vantagem da sua aplicação na áreaindustrial e residencial, são as virtudes da suasimplicidade de construção, da vida útil longa, docusto reduzido de aquisição e baixa manutenção.

A maioria das aplicações tem sua configuração maiseconômica com a utilização de motores de induçãode gaiola. Estima-se que 90% dos motores fabricadossão deste tipos.

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São aqueles capazes de operar tanto em correntecontínua como em corrente alternada.

MOTORES TIPO UNIVERSAL

São usados em batedeiras elétricas, aspiradores de póetc. Em tais motores, com o tempo de uso, haverádesgastes nas escovas de carvão e deverão sersubstituídas.



• O motor universal é o motor monofásico cujasbobinas do estator são ligadas eletricamente aorotor por meio de dois contatos (escovas).Esses dois contatos, por sua vez, ligam emsérie o estator e o rotor.

• A origem do nome “Motor universal” se dádevido a este tipo de motor funcionar tanto emregime CC quanto em regime CA.

• O motor universal com fonte CC não inverte osentido de rotação se você inverter a polaridadeda fonte (como acontece com o motor CC). Sevocê quiser realmente inverter o sentido derotação de um motor universal deverá inverteras ligações nos eletroímãs dos estatores parainverter seus pólos.

MOTOR DE CORRENTE ALTERNADA (CA)MOTORES TIPO UNIVERSAL

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MOTORUNIVERSAL

Ligação série

Ligação paraleloMotor em corte




O motor de indução converteu-se no tipo mais usado,porque a maioria dos sistemas atuais de distribuiçãode energia elétrica é de corrente alternada.Comparado com o motor de corrente contínua, omotor de indução tem como vantagem a suasimplicidade, que se traduz em baixo custo e máximaeficiência com manutenção mínima. O rendimento éelevado para médias e máximas cargas, e pode-seassegurar um bom fator de potência com umaseleção correta.

MOTORES DE INDUÇÃO

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Princípio de funcionamento

EstatorConsideremos um estatorcom dois enrolamentos ligadosà rede de alimentação L1 e N.A corrente gera no rotor um campo alternado simples H que ésobreposição de dois campos girantes H1 e H2, de igual valor esentidos contrários.Na parada, com o estator alimentado, estes campos apresentamo mesmo escorregamento em relação ao rotor e produzem, porconseguinte, dois conjugados iguais e opostos. O motor nãopode partir.

MOTORES MONOFÁSICOS DE INDUÇÃO




Princípio de funcionamento

RotorUm impulso mecânico no rotor provoca uma desigualdade dosescorregamentos. Um dos conjugados diminui enquanto o outroaumenta.O conjugado resultante provocaa partida do motor no sentidoem que tiver sidoimpulsionado.


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Prof. Edson Antonio de Araujo ACIONAMENTO ELÉTRICOMOTOR DE CORRENTE ALTERNADA (CA)

Processos de Partida

Dado que um motor monofásico não podepartir por si só, utilizam-se diferentes artifíciospara movimentá-lo.

Partida por fase auxiliar

Neste tipo de motor, o estator tem dois enrolamentos geometricamentedefasados de 90°.No momento da colocação em funcionamento, devido à diferença deconstrução dos enrolamentos, uma corrente I1 atravessa a faseprincipal e a corrente mais reduzida I2, defasada no temporelativamente à I1, circula na fase auxiliar. Uma vez que os camposgerados são produzidos por duas correntes defasadas em relação àoutra, o campo girante resultante é suficiente para provocar a partidaem vazio do motor.




Partida por fase auxiliar

Quando o motor atinge cerca de 80% da sua velocidade, a faseauxiliar pode ser colocada fora do circuito (chave centrífuga), oumantida em serviço. O estator do motor fica assim transformado, nomomento da partida ou permanentemente, em estator bifásico.Para inverter o sentido de giro, basta inverter as ligações de uma fase.

Dado que o conjugado fornecido no arranque é baixo, convém, paratorná-lo mais elevado, aumentar o defasamento entre os dois camposproduzidos pelos enrolamentos. Para tal, adotam-se os processos departida indicados:• Partida por fase auxiliar e resistência• Partida por fase auxiliar e indutância• Partida por fase auxiliar e capacitor


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Partida por fase auxiliar e resistência

Uma resistência ligada em série na fase auxiliar aumenta a impedânciadesta última e o desafasamento entre I1 e I2.O funcionamento no fim da partida é idêntico ao obtido só com a faseauxiliar.




Partida por fase auxiliar e indutância

O princípio é o mesmo do anterior, sendo a resistência substituída poruma indutância que montada em série na fase auxiliar, aumenta odefasamento entre as duas correntes.


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Partida por fase auxiliar e capacitor

É o dispositivo utilizado mais frequentemente.Consiste em ligar um capacitor na fase auxiliar.A presença do capacitor provoca uma defasageminversa à de uma indutância, pelo que ofuncionamento em fase de partida e em operaçãonormal é idêntico ao de um motor bifásico com ocampo girante. Por outro lado, o conjugado e o fatorde potência são mais elevados.

Com o seu elevado torque de partida (entre 200% e350% do torque nominal) o motor de capacitor departida pode ser utilizado em uma grande variedadede aplicações e fabricado para potências que vão de¼ CV a 15 CV.




MOTOR DE CORRENTE ALTERNADA (CA)MOTORES MONOFÁSICOS DE INDUÇÃO

Motor de pólos sombreados

Também denominado motor de campo distorcido.Graças ao seu processo de partida, é o mais simples, confiável

e econômico.Cada pólo tem uma parte abraçada por um espira de cobre emcurto-circuito.

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A corrente induzida nessa espira faz com que o fluxo que atravessasofra um atraso em relação ao fluxo da parte não abraçada por ela.O resultado disso é semelhante a um campo girante que se moveda direção da parte não abraçada para a parte abraçada do pólo.Isso produz o torque que terá o motor partir e atingir a rotaçãonominal.

O sentido de rotação é único.





Curva torque X rotação



Quanto ao desempenho, apresentambaixo torque de partida (15% a 50% do

nominal). Devido este fato, eles sãonormalmente fabricados para pequenaspotências.

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O emprego de motores monofásicos possui algunsinconvenientes:

•Levando-se em consideração o custo, tem um custo maiselevado que um motor trifásico de mesma potência;•Sofre desgaste mecânico do platinado (contato centrífugonecessário à partida do motor);

•Alcança apenas 60 a 70% da potência do motor trifásico domesmo tamanho;•Apresenta rendimento e fator de potência menores;•Não é possível inverter diretamente o sentido de rotação.

MOTORES DE INDUÇÃO MONOFÁSICO

ae-2 (motor cc e ca)

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