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Acionamento de motores de induà§à£o através de inversores de frequàªncia


par Donatien Nsiangani Ngamuba
UNILINS - Bachelor 2020
  

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4. METODOLOGIA DA PESQUISA

Para a realização desse trabalho teve-se a necessidade de uma base teórica acerca do tema, por meio da elaboração de uma revisão bibliográfica, com base em pesquisas feitas em portais de informação, artigos acadêmicos (revistas, teses, livros), dados coletados em entrevistas orais com professores da Unilins, pesquisas de campo. Em harmonia com essa fundamentação, será feita a análise dos dados e elaborado o projeto: «ACIONAMENTO DE MOTORES DE INDUÇO ATRAVÉS DE INVERSORES DE FREQUÊNCIA» aqui proposto como solução para o problema apresentado.

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5. MOTOR DE INDUÇO

O motor de indução foi, de forma apropriada, patenteado primeiramente por Nikola Tesla em 1888. Esses motores têm sido usados em larga escala nas indústrias devido a sua confiabilidade, simplicidade e eficiência.

Os motores de indução são assim chamados porque apenas o estator é alimentado com energia elétrica e o rotor recebe energia através da indução eletromagnética. Os motores de indução são motores de corrente alternada que podem ser divididos tanto quando número de fases quanto ao modo de enrolamento do rotor.

As máquinas rotativas de corrente alternada dividem-se em dois grandes grupos: Máquinas Síncronas e Máquinas Assíncronas.

Uma máquina diz-se síncrona quando roda à velocidade de síncronismo, isto é, à velocidade que resulta da aplicação da expressão:

w=

f p

(1)

Onde f, frequência da tensão de alimentação e p, número de pares de pólos da máquina.

Uma máquina diz-se assíncrona quando roda a uma velocidade diferente da velocidade de síncronismo.

Para este trabalho foi escolhido o tipo de motor assíncrono trifásico também chamado de motor de indução trifásico com rotor de gaiola. Este rotor se torna mais viável se considerar as aplicações de baixa potência, que é o foco deste trabalho. A

Figura 1 - Mostra como os motores elétricos podem ser divididos. (Fonte: VAZ, 2010)

Na Figura 2 é possível identificar os principais elementos que constituem um motor de indução, e como eles são conectados em sua montagem.

Figura 2 - Motor de indução. 17

18

Abaixo segue uma pequena descrição de cada parte de um motor de indução:

· Estator: Parte fixa da máquina, é constituído por chapas ferromagnéticas empilhadas e isoladas entre si. As chapas possuem pequenas cavidades nas quais são colocados enrolamentos de fios de cobre que são alimentados pela rede elétrica.

· Rotor : Parte móvel do motor, é constituído por um núcleo ferromagnético, que pode ser um conjunto de enrolamento (motor de rotor bobinado) ou um conjunto de condutores paralelos (motor de rotor em curto circuito ou também chamado de rotor emgaiola de esquilo).

· Veio: Também conhecido como eixo, faz parte do rotor e é o responsável por fornecer energia mecânica a uma determinada aplicação.

· Rolamentos: São utilizados para fazer o contato entre as partes girantes e fixas do motor.

· Patas: São usadas para a fixação do motor.

· Caixa de bornes: Nesta caixa é feita a ligação elétrica do motor com a rede.

· Entreferro: É um pequeno espaçamento entre o rotor e o estator. Quanto menor for esse espaçamento melhor será o fluxo magnético entre o rotor e o estator.

· Ventoinha: Tem a função de refrigeração do estator e do rotor.

· Carcaça: A carcaça acopla o estator e serve de proteção contra o meio externo.

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5.1. Parâmetros do motor de indução trifásico

Para o entendimento do funcionamento e para o projeto de sistemas controladores dessas máquinas, alguns parâmetros são de extrema importância. Os parâmetros listados abaixo proporcionam um entendimento básico sobre os motores de indução trifásicos.

. Velocidade Síncrona (????): É a velocidade do campo magnético girante.
Não é a velocidade mecânica do motor, mas sim a velocidade do fluxo magnético gerado pelo enrolamento do estator.

Ela é dada pela Equação (1):

120??

????= (1')

??

Onde:

ns --* velocidade síncrona ou velocidade do campo magnético girante, (rpm); f --* freqüência da corrente do estator ou freqüência da rede (alimentação), Hz; p --* número total de pólos.

. Velocidade Mecânica (????) : É a velocidade no eixo do motor ou
velocidade de funcionamento do motor e é dada pela Equação 2

????= (1 - ??)???? (2)

Onde S é o escorregamento e pode ser calculado pela Equação 3.

???? - ????

??(%) = * 100 (3)

????

Onde:

S(%) --* escorregamento percentual, %;

????--* velocidade síncrona (ou velocidade do campo girante), rpm;

????--* velocidade de funcionamento do motor (ou velocidade do rotor), rpm.

. Fluxo magnético (????) : É o fluxo que gera a indução magnética no

motor de indução. Este fluxo é proporcional à tensão aplicada no estator e inversamente proporcional à frequência aplicada, como mostrado na equação 4. ??

???? ? (4)

??

20

Onde:

????? fluxo magnético, Wb;

V ? tensão aplicada no estator, V.

? Torque (T): é um esforço de torção, ou torcional, produzido pelo motor.
O Torque do motor é proporcional ao produto da corrente no rotor e do fluxo

magnético.

T ? IR.öm (5)

Sendo:

T: torque do motor (N.m);

IR: corrente no rotor (A);

öm: fluxo de magnetização (Wb).

O torque pode ser positivo ou negativo, dependendo da direção de rotação.

? Potência (P): a potência de saída é proporcional ao produto do torque e da velocidade ????.

??? ??.???? (6)

Sendo:

P: potência mecânica (W)

T: torque (N.m)

????: velocidade do rotor (rpm)

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