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
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.