10.3 MÁQUINAS DE INDUÇÃO
Fórmulas:
PARTIDAS COM TENSÃO REDUZIDA
EFEITO DE VARIAÇÕES NA RESISTÊNCIA DO ROTOR
O torque máximo do motor ocorre bem acima do dobro de potência de saída nominal, ponto em que o escorregamento corresponde ao torque máximo é aquele valor da frequência do rotor em que a reatância variável do rotor é igual à resistência do rotor.
Desde que a resistência efetiva do rotor de um motor de indução tipo gaiola é praticamente constante, o torque máximo depende, em última análise, da resistência do rotor.
Se a resistência e a reatância são aumentadas o torque máximo diminui.
Qual o efeito sobre a característica torque-escorregamento de variações na resistência do rotor?
Em um motor de indução de rotor gaiola não há maneira de se introduzir variação na resistência do rotor.
Em um rotor bobinado há sim como:
Características de funcionamento
Em suma, a introdução de resistências no rotor:
Características de partida
Fórmulas:
Aumentando a resistência do rotor e o fp na partida (aumenta junto), aumentaremos a impedância total, reduziremos a corrente de partida e, ao mesmo tempo, aumentaremos o torque de partida.
Note-se que a resistência do rotor pode ser tão alta que o torque ocorra exatamente a um escorregamento 100%.
O escorregamento é proporcional ao valor das resistências inseridas no circuito do rotor, quanto maior a resistência maior o escorregamento. Quanto maior a resistência inserida, tanto pior será a regulação da velocidade do motor.
É possível, portanto, variar a velocidade de um motor de indução de rotor bobinado carregado, a qualquer velocidade abaixo da velocidade síncrona, pela adição ou remoção de resistências do circuito do rotor.
(2) produz correntes de partida reduzidas;
e (3) pode servir como um meio de controlar a velocidade para aquelas abaixo da velocidade síncrona.
(1) produz torques de partida elevados;
Escorregamento em função da resistência:
Sr=So[(Rr+Rx) / Rr]
So - escorregamento anterior
Rr - resistência anterior do rotor;
Sr - escorregamento novo;
Rx - resistência adicionada ao rotor.
Velocidade:
N=No(1-S)
No - velocidade síncrona
S - escorregamento
N - velocidade em RPM
Frequência do rotor
Velocidade síncrona
Escorregamento
Número de polos
n - número de ranhuas/polo.fase
Com reator ou resistor primário
Partida estrela-triângulo
Com autotransformador
Por fase dividida
Motores de indução tipo gaiola trifásicos podem arrancar com tensão reduzida usando um único autotrafo trifásico. Os taps variam de 50 a 80% da tensão nominal.
O autotrafo age de duas maneiras para reduzir a corrente solicitada à linha:
Se o motor não consegue acelerar a carga na mais baixa tensão, os taps de mais alta devem ser tentados até que se obtenha o torque de partida próprio desejado.
(1) reduz a corrente de partida do motor pela redução da tensão;
(2) pela relação de espiras do autotrafo, na qual a corrente de linha primária é menor que a secundária.
Conforme o motor acelera, a tensão aplicada ao estator aumenta devido à redução na corrente de linha (menos queda de tensão na impedância série) e o torque aumenta com o quadrado do aumento da tensão.
resistência x reatância
Um resistor ou reator é ligado em série a cada uma das fases do estator na sua ligação à linha, a alta corrente de partida produz uma queda na tensão aplicada aos terminais do estator.
Esse método de partida é algumas vezes chamado de "impedância primária de aceleração".
Através de uma resistência em série com o estator melhorará o fp da partida, mas produzirá maiores perdas; e o torque máximo não será tão grande como seria para a mesma impedância em série usando um reator equivalente.
As vantagens do reator sobre a resistência são algumas vezes contrabalanceadas pelo maior custo dos reatores.
Quando ligados em estrela, a tensão de fase impressa no enrolamento é 1/raiz(3) ou 57,8% da tensão de linha.
Assim, por meio de chaves é possível fazer partir um motor de indução em estrela e depois fazê-lo funcionar em delta com toda a tensão de linha.
Alguns fabricantes fornecem motores de indução com inicio e fim de cada enrolamento de fase marcados, a fim de que seja feita a ligação externa.
Um motor com 6 terminais do case de um motor trifásico é um tanto mais caro que um convencional, mas seu custo é menor que um compensador de partida ou impedâncias primárias associadas ao dispositivo de partida.
Frequentemente, motores de indução tipo gaiola polifásicos são projetados com dois enrolamentos idênticos por cada fase, cada um dos quais produzirá o mesmo número de pólos e o mesmo campo magnético girante.
A vantagem da partida com fase dividida é que a resistência do estator e sua reatância, na partida, são o dobro das que correspondem aos enrolamentos quando estão em paralelo na partida.
A vantagem de tais enrolamentos é que eles podem ser ligados em série para sistemas de alta tensão, ou em paralelo para sistemas de baixa tensão.
O motor parte, assim, com metade do seu enrolamento ligado em estrela; e, quando atinge velocidade, o segundo enrolamento é ligado em paralelo.
PARTIDA DE MOTOR DE INDUÇÃO COM ROTOR BOBINADO
Como visto anteriormente, o torque de partida do motor de indução de rotor bobinado pode ser ajustado por meio de resistências externas associadas ao circuito do rotor para prover torques de partida da ordem do torque máximo.
A combinação da capacidade para desenvolver altos torques de partida para partir sob carga com as vantagens advindas do controle de velocidade têm levado o motor de indução de rotor bobinado a uma grande popularidade para numerosas aplicações.
Limitando-se a corrente no circuito do rotor, e provendo-se fp e torque mais alto no instante da partida, a corrente de linha no estator é consideravelmente reduzida.