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Tipos 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 AC

Gaiola

Indução

Fase dividida Capacitor de Partida Capacitor Perm. Duplo Capacitor Pólos Sombreados

Bobinado

Monofásicos Síncronos

Histerese Relutância Ímã Permanente

Motores AC Gaiola Indução Bobinado

Polifásicos Síncronos

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Motor 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. Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Campo Girante e Escorregamento

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Vantagens 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 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 MIT • A gaiola é um conjunto de barras curto-circuitadas por anéis. • Não há contato elétrico com o exterior.

Fonte: www.windpower.org

• A gaiola pode ser construída em alumínio, cobre ou liga de cobre. • O núcleo do rotor é formados por lâminas de aço silício. Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Rotor em Gaiola - Corte

Fonte: Wikipedia GNU Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Motor em Gaiola – Vista em Corte

Fonte: The University of Western Australia Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Gaiola 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-

Fonte: www.copper.org

se solda MIG (Metal Inert Gas).

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Vantagens 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 Gaiola

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Motor em Gaiola de Alumínio

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Rotor em Gaiola – 1.000 HP

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Gaiola 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

Fonte: www.copper.org

dos moldes, devido ao elevado ponto de fusão do cobre (1100 °C).

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Vantagens 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 Cobre

Fonte: Teco-Westinghouse Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Fabricação de Rotor de Cobre

Fonte: Teco-Westinghouse Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Motor 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

Fonte: Data Engenharia Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Montagem dos Anéis e Escovas

Fonte:ABB Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Montagem de Motor de Anéis

Fonte: Data Engenharia Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Outro Rotor de Anéis

Fonte: Data Engenharia Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Mais um Rotor de Anéis

Fonte: Data Engenharia Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Ainda mais um...

Fonte: Teco-Westinghouse Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Fabricação dos Anéis

Fonte: Data Engenharia Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Rotor de Anéis - ¼ HP

Fonte: McMaster University Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Estator de um MIT

Fonte: Wikipedia GNU

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Dentes de um Estator

Fonte: Wikipedia GNU

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Lâmina de um Rotor

Fonte: Wikipedia GNU

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Estator de MIT – 2.788 HP, 2,3 kV Maior carcaça de ferro fundido já construída. Exportado para o Chile.

Fonte: WEG Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Estator Bipolar – 4000 HP 4 kV, 3585 rpm. Usado em operações de bombeamento

Fonte: Joliet Equipment Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Laminação Típica – Rotor e Estator

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Motor em Gaiola Bipolar – 5.700 HP 5.700 HP - 13,2 kV, Rotor em Gaiola

Fonte: Joliet Equipment Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Impregnação a Vácuo (VPI) Processo usado para evitar vazios entre as bobinas e o estator.

Fonte: Joliet Equipment Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Efeito da Saturação

Simulação numérica de um MIT tetrapolar em gaiola

A vazio

Rotor bloqueado

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Efeito da Saturação Motor DC sem escovas (brushless)

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Motor de Anéis – 6.600 CV – 6,6 kV

Fonte: Data Engenharia Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

MIT 5.000 HP – 6,6 kV, 50 Hz Motor MGF 710B. Usado em estação de bombeamento da Argentina. Motores MGF de 6,6 kV podem ter potências de até 15.000 HP

Fonte: WEG Prof. Alvaro Augusto - www.alvaroaugusto.com.br - 2006

Rendimentos de Motores Tetrapolares

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