Ligações de um motor Trifásico

 Já vimos que máquinas trifásicos possuem bobinas que devem ser alimentadas, para o funcionamento, as bobinas, nada mais são do que indutores, que podem ser conectados de maneiras diferentes, veja abaixo uma representação delas:

 

Esse desenho representa um motor de 6 pontos, que é o mais comum, mas também existem de 9 e de 12 pontos, o desenho estará presente em qualquer esquema didático, mas não aparecerá em uma indústria, apenas os terminais estarão disponíveis para conexão, que pode ser feita de maneiras diferentes, veja abaixo:

 

Ligação estrela

 Essa conexão é feita por interconectar todas as bobinas em forma de triângulo, ou delta:

Aqui R, S e T representam as ligações de fases, que energizamos, como a diferença de potencial aqui é entre duas fases, e não entre fase e neutro, a tensão em cada bobina é:

Ligação Triângulo

 Dessa maneira a tensão em cada enrolamento será a tensão de fase.

As duas ligações não possuem o mesmo efeito, a ligação estrela desenvolve mais força no motor, porém consome mais energia, então é usada para colocar o motor em funcionamento ao iniciar, e depois a conexão é alterada para triângulo, durante o funcionamento, para consumir menos energia, mas essas variações de conexão modificam quanta energia o motor irá consumir, mas não a velocidade dele, então vou mostrar em outro artigo como se faz o controle de velocidade.

Fonte:

Aulas de CONV2, no Instituto Federal de São Paulo, campûs São Paulo no período 11/2021 até 03/2020

Tipos de Máquinas CA

 Máquinas de corrente alternada podem se comportar de maneiras diferentes, primeiro vamos ver sobre como essas máquinas são construidas,

1) Estator

A parte fixa da máquina, ele possui bobinas, que irão converter energia elétrica em campo magnético, com as ondas senoidais na alimentação defasadas em 120°, assim como os enrolamentos das bobinas, o campo magnético então será um campo girante, cuja velocidade de rotação irá depender da frequência de alimentação da máquina, se estiver operando como motor.

 

2) Rotor

Essa é a parte móvel da máquina, que é capaz de girar, e está conectado ao eixo, porém quando operando no modo motor, podem haver variações na velocidade de giro do rotor e do campo girante que falei acima, isso normalmente ocorre quando a massa conectada ao rotor é muito grande, essa diferença de velocidade entre rotor e campo girante é chamada de escorregamento, ele é denotado por S e informações sobre ele são dadas como porcentagem, ele é calculado como:

 

Mas perceba que eu disse que pode haver variação, mas nem sempre isso ocorrerá. Isso porque existem tipos de maquinas CA que não possuem escorregamento, vou mostrar aqui algumas categorias:

Máquinas Síncronas:

Essas máquinas apenas desenvolvem torque se a frequência de rotação da máquina, for a mesma que a frequência de alimentação, se algo fizer com que as frequências se tornem diferentes, o torque desaparece.

Essas máquinas se dividem como

• Máquinas Síncronas de Rotor bobinado

Essas são usadas normalmente como geradores de energia

• Máquinas Síncronas de Rotor de imãs permanentes

São utilizadas para operar em modo motor, o controle de velocidade dessas máquinas é feito através de um inversor de frequência.  

Máquinas Assíncronas:

Ao contrario das anteriores, para que essas máquinas desenvolvam torque, é necessário que exista algum escorregamento, é por isso que muitos motores, quando colocamos uma massa maior para ser movida por eles, perdem a velocidade, pois um escorregamento maior significará mais torque. Essas máquinas se dividem nas categorias:

•  Máquina Assíncrona com Rotor gaiola de esquilo

Esses rotores são uma estrutura metálica com o seguinte formato:

 

Aqui vemos que entre as extremidades do rotor, existem barras metálicas que não necessitam ser energizadas, fazendo a utilização dessas máquinas bem mais simples, por isso máquinas com esse tipo de rotor são usadas apenas como motores, mas são as mais utilizadas no meio industrial, elas são normalmente chamadas de motores de indução trifásicos (MIT) 

•  Máquina Assíncrona com Rotor Bobinado

São utilizadas tanto no modo motor, como no modo gerador.

 

Fonte:

Aulas de LCON2 no Instituto Federal de São Paulo, campûs São Paulo, com o professor Dr. Paulo S. Dainez, no período de 11/2020 até 03/2021

 

 

Máquinas de Corrente Alternada

 Depois do uso de Máquinas CC foi desenvolvida essa outra categoria, que substitui a forma de alimentação continua, por alternada, a vantagem dessas máquinas é um rendimento maior do que as anteriores CC, mas em compensação o controle delas é mais complexo.

Primeiro vamos falar de máquinas trifásicas, que recebem 3 sinais diferentes da rede elétrica, esses sinais podem ser observados abaixo:

 

Aqui vemos como seria se observássemos as 3 fases que compõe a rede trifásica, temos três senóides, de mesma frequência e mesma amplitude, porém defasadas uma da outra em 120° , cada uma é conduzida por um fio diferente, até entrarem em conectores distintos da máquina CA, localizados na borneira, desses conectores, as fases vão para bobinas enroladas de maneira uniforme no estator, a parte fixa, da máquina, essas bobinas vão estimular o giro do rotor, a parte móvel que se conecta ao eixo, e a montagem estator e rotor são envoltos e mantidos no lugar pela carcaça da máquina.

Essas máquinas, assim como as máquinas CC, podem atuar como motores ou geradores, dependendo do fluxo de energia, operando no modo motor a velocidade de rotação do rotor, é controlada pela frequência de alimentação, isso torna essas máquinas necessitarem de um sistema bastante elaborado para o controle de velocidade delas.

 

Fonte:

Aulas de CONV2, no Instituto Federal de São Paulo, campûs São Paulo no período 11/2020 até 03/2021

 

Corrente Alternada (CÁ)

 Até agora quando falamos de elétrica, estávamos falando, na maioria das vezes, de corrente continua, quando a corrente vem sempre do mesmo sentido, sem variar ao longo do tempo, mas nem todos os circuitos elétricos funcionam dessa maneira, um exemplo é a tomada que temos em casa, e é de conhecimento geral que a concessionária de energia nos entrega uma energia elétrica que varia com o tempo, um sinal alternado, como o abaixo:

A linha azul representa a tensão de referência, ou terra, e em amarelo temos uma senóide, na maior parte das vezes ao se trabalhar com corrente alternada é esse tipo de onda que teremos, porém também existem outras formas, como ondas triangulares e quadradas. Essa onda possui algumas medidas e cálculos que é importante de conhecer vamos ver aqui.

Aqui temos:

Vp: tensão de pico, esse é o valor do módulo do pico da onda senoidal

Vpp: tensão de pico a pico, isso nos diz a amplitude da onda, qual a diferença entre o ponto mais alto, e         o ponto mais baixo

 T: Periodo, quanto tempo a onda demora para completar um ciclo completo

F: frequência, essa medida é o inverso do periodo, e nos diz quantas vezes a onda ocorre por periodo de     tempo, o mais comum é medir quantas ondas por segundo, nesse caso a unidade será Hertz.

 

Mas agora pensando em quanta energia ela transporta, a senóide é uma onda simétrica, ela tem a mesma área nos dois semiciclos, positivo e negativo, então se assim como na imagem, estivermos analisando uma onda que oscila em torno de 0V, o valor médio dela será 0, mas se adicionamos uma tensão continua a ela, chamado de offset, ele não irá mais oscilar em torno de 0, mas sim de outro valor.

E a tensão eficaz que uma senóide transporta é calculada como:

 

RMS significa Root Mean Square, a raiz média quadrática da onda