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Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006
Tipos de Motores ElétricosTipos de Motores Elétricos• Motores elétricos são dispositivos que convertem
energia elétrica em energia mecânica, geralmente operando de maneira eletromagnética.
• De maneira geral, os motores elétricos são divididos em duas grandes classes:– Motores de Corrente Contínua (DC).– Motores de Corrente Alternada (AC).
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Tipos de Motores ACTipos de Motores AC
Motores AC
Monofásicos
Polifásicos
Gaiola
Bobinado
Gaiola
Bobinado
Indução
Síncronos
Indução
Síncronos
HistereseRelutânciaÍmã Permanente
Fase divididaCapacitor de PartidaCapacitor Perm.Duplo CapacitorPólos Sombreados
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Motor de Indução Trifásico - MITMotor de Indução Trifásico - MIT• Michael Faraday e James Clerk Maxwell já
conheciam o princípio do campo girante por volta de 1820.
• 1888 - Nikola Tesla patenteia o motor de indução bifásico.
• 1890 – Michael von Dolivo-Dobrowlsky inventa o motor trifásico de gaiola.
• O MIT foi a primeira carga exclusivamente AC e deu origem à Segunda Revolução Industrial.
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Campo Girante e EscorregamentoCampo Girante e Escorregamento
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Vantagens e DesvantagensVantagens e Desvantagens• Vantagens
– Baixo custo de aquisição– Baixo custo de manutenção– Torque de partida não nulo– Robustez– Disponível em potências de ¼ HP a mais de 30.000 HP
• Desvantagens– Controle de velocidade difícil– Corrente de partida elevada– Fator de potência baixo e sempre indutivo
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Motor em Gaiola de EsquiloMotor em Gaiola de Esquilo• O motor com rotor em gaiola de esquilo (squirrel cage) é o
mais comum e mais robusto dos motores de indução para potências até 500 HP (373 kW).
• A ausência de contato elétrico entre o rotor e o exterior torna este motor bastante econômico e de baixa manutenção.
● A maior desvantagem é a dificuldade do controle de velocidade sem uso de dispositivos eletrônicos (inversores).
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A Gaiola de Esquilo do MITA Gaiola de Esquilo do MIT
Fonte: www.windpower.org
• A gaiola é um conjunto de barras curto-circuitadas por anéis.
• Não há contato elétrico com o exterior.
• A gaiola pode ser construída em alumínio, cobre ou liga de cobre.
• O núcleo do rotor é formados por lâminas de aço silício.
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Rotor em Gaiola - CorteRotor em Gaiola - Corte
Fonte: Wikipedia GNU
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Motor em Gaiola – Vista em CorteMotor em Gaiola – Vista em Corte
Fonte: The University of Western Australia
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Gaiola de AlumínioGaiola de Alumínio• A gaiola em alumínio injetado é usada
desde a década de 1930, tendo atingido grande desenvolvimento na década de 1960, com a linha de motores Custom 8000, da GE, e é usada em motores de aplicação geral entre 1 e 250 HP.
• O alumínio se funde a 650°C. Quando se solidifica, comprime o pacote de lâminas.
• As barras são soldadas aos anéis usando-se solda MIG (Metal Inert Gas).
Fonte: www.copper.org
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Vantagens da Gaiola de AlumínioVantagens da Gaiola de Alumínio• Segundo a GE, a gaiola de alumínio apresenta as seguintes
vantagens:– A tensão das barras mantém a compressão do pacote de
lâminas.– O movimento da gaiola é eliminado.– As barras podem ser dimensionadas livremente.– O peso e a inércia do rotor são reduzidos.– A resistência elétrica do rotor é maior, mas o custo é
menor do que o de rotores de cobre.
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Construção do Motor de GaiolaConstrução do Motor de Gaiola
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Motor em Gaiola de AlumínioMotor em Gaiola de Alumínio
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Rotor em Gaiola – 1.000 HPRotor em Gaiola – 1.000 HP
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Gaiola de CobreGaiola de Cobre• Motores com gaiola de cobre existem
desde a década de 1930, mas a tecnologia de gaiola de cobre injetado só foi desenvolvida no início do século XXI.
• As maiores barreiras dizem respeito à necessidade de cobre de elevada pureza e à dificuldade em se evitar a fratura dos moldes, devido ao elevado ponto de fusão do cobre (1100 °C).
Fonte: www.copper.org
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Vantagens da Gaiola de CobreVantagens da Gaiola de Cobre• Testes indicam que a gaiola de cobre
reduz as perdas no rotor entre 14% e 20% .
• A temperatura de trabalho do motor é reduzida, facilitando a ventilação.
• O rendimento pode ser elevado entre 1% e 3%, mas estima-se que rendimentos ainda maiores possam ser obtidos com projetos adequados das barras do rotor.
Fonte: www.copper.org
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Rotores com Gaiola de CobreRotores com Gaiola de Cobre
Fonte: Teco-Westinghouse
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Fabricação de Rotor de CobreFabricação de Rotor de Cobre
Fonte: Teco-Westinghouse
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Motor de AnéisMotor de Anéis• O motor de anéis ou motor bobinado (em Portugal,
“motor enrolado”) é mais usado em potências elevadas (P>500 HP) ou quando se exige elevado torque de partida.
• O motor de anéis foi, durante muito tempo, a única forma de se controlar a velocidade de um MIT.
• Os anéis, posicionados no rotor, permitem o controle da corrente de rotor por meio de um reostato externo.
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Rotor de Anéis Rotor de Anéis
Fonte: Data Engenharia
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Montagem dos Anéis e EscovasMontagem dos Anéis e Escovas
Fonte:ABB
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Montagem de Motor de AnéisMontagem de Motor de Anéis
Fonte: Data Engenharia
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Outro Rotor de AnéisOutro Rotor de Anéis
Fonte: Data Engenharia
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Mais um Rotor de AnéisMais um Rotor de Anéis
Fonte: Data Engenharia
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Fabricação dos AnéisFabricação dos Anéis
Fonte: Data Engenharia
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Rotor de Anéis - ¼ HPRotor de Anéis - ¼ HP
Fonte: McMaster University
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Estator de um MITEstator de um MIT
Fonte: Wikipedia GNU
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Dentes de um EstatorDentes de um Estator
Fonte: Wikipedia GNU
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Lâmina de um RotorLâmina de um Rotor
Fonte: Wikipedia GNU
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Estator de MIT – 2.788 HP, 2,3 kVEstator de MIT – 2.788 HP, 2,3 kV
Fonte: WEG
Maior carcaça de ferro fundido já construída. Exportado para o Chile.
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Estator Bipolar – 4000 HPEstator Bipolar – 4000 HP4 kV, 3585 rpm. Usado em operações de bombeamento
Fonte: Joliet Equipment
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Laminação Típica – Rotor e EstatorLaminação Típica – Rotor e Estator
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Motor em Gaiola Bipolar – 5.700 HPMotor em Gaiola Bipolar – 5.700 HP
Fonte: Joliet Equipment
5.700 HP - 13,2 kV, Rotor em Gaiola
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Impregnação a Vácuo (VPI)Impregnação a Vácuo (VPI)Processo usado para evitar vazios entre as bobinas e o estator.
Fonte: Joliet Equipment
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Efeito da SaturaçãoEfeito da Saturação
A vazio Rotor bloqueado
Simulação numérica de um MIT tetrapolar em gaiola
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Motor de Anéis – 6.600 CV – 6,6 kVMotor de Anéis – 6.600 CV – 6,6 kV
Fonte: Data Engenharia
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MIT 5.000 HP – 6,6 kV, 50 HzMIT 5.000 HP – 6,6 kV, 50 Hz
Fonte: WEG
Motor MGF 710B. Usado em estação de bombeamento da Argentina.Motores MGF de 6,6 kV podem ter potências de até 15.000 HP
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Rendimentos de Motores TetrapolaresRendimentos de Motores Tetrapolares