motores e geradores

Trabalho de Motores e Geradores

Alunos: Daniel Alves Gabriela Lopes Mario Neto Paulo Franco

Quando uma corrente elétrica passa por um fio no estator, ela produz um campo eletromagnético. Da mesma forma há uma corrente elétrica passando pelo rotor, produzindo um campo eletromagnético. Os campos magnéticos produzidos pelo estator e pelo rotor possuem um pólo norte e um pólo sul cada um. Os pólos norte de cada campo se repelem da mesma forma que os pólos sul de cada campo. Assim, o pólo norte do estator é atraído pelo pólo sul do rotor e o pólo sul do estator é atraído pelo pólo norte do rotor. A combinação dessas forças de atração e repulsão faz com que o rotor gire, de forma que o pólo norte do campo magnético do rotor fique mais perto do pólo sul do campo magnético do estator, e o pólo sul do campo magnético do rotor se aproxime do pólo norte do campo magnético do estator. Este movimento giratório é denominado primeira metade do ciclo da revolução de um motor elétrico. Quando o sentido da corrente elétrica que passa pelo estator é invertida, o campo eletromagnético do estator é invertido, e os pólos norte e sul do campo trocam de lugar.

Principio de Funcionamento

Assim que isso acontece, a força de atração entre o pólo norte do rotor e o pólo sul do estator se transforma em uma força de repulsão, porque o pólo sul do estator se transformou no pólo norte. O rotor gira novamente, de modo que os pólos norte e sul do rotor e do estator se aproximem dos seus opostos. O rotor, então, concluiu uma revolução. A polaridade é invertida novamente no motor e o rotor dá uma meia volta outra vez. Este processo de revolução do rotor é a energia mecânica produzida pelo motor. O eixo fica preso a um dispositivo, como uma bomba, que usa a energia do rotor para girar o rotor da bomba. O rotor da bomba transfere a energia mecânica para o líquido que está sendo bombeado na forma de velocidade (energia cinética) e altura manométrica (energia potencial).


Enrolamento de partida é sempre acrescentado aos motores monofásicos para assegurar a rotação de partida correta. Sem o enrolamento extra, o rotor poderia permanecer estacionário e rapidamente se superaquecer. À medida que as barras do rotor cortam o campo magnético, uma corrente é induzida nelas. Isto, por sua vez, faz com que os pólos magnéticos apareçam no rotor, próximos, porém separados do pólo do estator, devido à rotação. A formação desses pólos, quando a corrente é invertida nos enrolamentos do estator, se dá de tal forma que eles ficam sempre "procurando" o campo do estator. Os pólos norte e sul se atraem e mantêm a rotação. Quanto maior a carga sobre o rotor, mais o pólo induzido é deslocada e maior é o torque produzido pelo campo. Isto também resulta em uma corrente mais alta do estator sendo usada, à medida que se tentar estabelecer o equilíbrio. Como os pólos do estator invertem sua polaridade 120 vezes por segundo a 60 Hz, o rotor efetuará uma revolução a cada 1/60 de segundo. Isto faz com que a velocidade do motor seja ligeiramente inferior a 3600 RPM, permitindo um "escorregamento" que é necessário para o desenvolvimento de um torque útil do motor.


Os pólos indicados no rotor pelo fluxo de eletricidade nos enrolamentos do estator são atraídos para os pólos opostos do estator, fazendo com que o rotor continue a girar no sentido horário. O movimento do rotor mantém a rotação durante a inversão da polaridade. Como este motor tem quatro pólos, cada inversão da direção da corrente no estator resulta em somente um quarto de volta do rotor. A velocidade deste motor é a metade daquela do motor com dois pólos, ou aproximadamente 1750 RPM a 60 Hz.



Motor de Indução Monofásico, com quatro Pólos

Identificar e determinar o objetivo dos seguintes componentes de um motor elétrico:

Estator é um grupo de enrolamentos cilíndricos que produz um campo eletromagnético. O estator consiste em:- Carcaça do estator- Núcleo do estator- Enrolamentos do estator- Camisa dos mancais

Construção Básica do Motor

CARCAÇA DO ESTATORA carcaça do estator é a maior fonte de potência mecânica de todo o motor. Ela suporta o núcleo do estator, oferecendo apoio para o rotor e o eixo, e é o ponto de união normal entre o motor e a sua base.

NÚCLEO DO ESTATORO núcleo do estator é formado de uma grande quantidade de finas laminações de aço silício nas quais os enrolamentos do estator estão enrolados.Uma laminação é uma fina chapa de aço. O núcleo do estator reforça o campo magnético produzido pelos enrolamentos do estator.O estator é cilíndrico, permitindo que um rotor seja colocado dentro dele.



Um Estator Típico

ENROLAMENTOS DO ESTATOROs enrolamentos do estator são bobinas de fio isolado através das quais acorrente pode passar. Os enrolamentos do estator criam os campos eletromagnéticos giratórios aos qual o rotor responde. As bobinas estão ligadas se formadas de modo a atender às dimensões específicas do estator e aos respectivos pólos do estator.

CAMISA DOS MANCAISA camisa dos mancais são placas metálicas que ficam em cada extremidade do motor. A camisa dos mancais abriga os mancais do eixo e mantém o rotor na posição correta dentro do estator.


Rotor é um conjunto de enrolamentos que giram dentro do estator. consiste em:- Núcleo do rotor- Enrolamentos do rotor- Anéis de fechamento do rotor- Eixo do rotor


NÚCLEO DO ROTORO núcleo do rotor reforça o campo eletromagnético gerado pelos enrolamentos do rotor. O núcleo do rotor consiste em camadas (laminações) de chapas de aço ajustadas ao eixo do rotor. As laminações possuem fendas de forma a permitir que os enrolamentos do rotor se encaixem com segurança em volta do núcleo.

ENROLAMENTOS DO ROTOR

Os enrolamentos do rotor são barras sólidas, geralmente de cobre ou alumínio, sendo curtocircuitadas pelos anéis de fechamento do rotor. Estas barras são fundidas nas fendas dentro do núcleo do rotor formando assim uma gaiola, conforme mostra a Figura 15. Quando a corrente elétrica flui através dos enrolamentos do rotor, é gerado um campo eletromagnético. O campo eletromagnético interage com o campo eletromagnético gerado pelos enrolamentos do estator para produzir energia mecânica.


Esta Figura mostra um rotor típico e seus componentes principais estão identificados: núcleo do rotor, enrolamentos do rotor, anéis coletores, e eixo do rotor


ANÉIS DE FECHAMENTOOs anéis de fechamento são anéis lisos, que atuam como terminais elétricos. Estes estão localizados em cada extremidade dos condutores do rotor e são feitos do mesmo material dos condutores do rotor aos quais estão conectados. As barras do rotor estão ligadas aos anéis coletores para formar um circuito elétrico fechado. Acorrente elétrica que passa pelo circuito fechado gera o campo eletromagnético do rotor.

EIXO DO ROTOR O eixo do rotor está localizado no centro do rotor e se estende além do núcleo do rotor para fora da carcaça do estator, onde fica apoiado por mancais nas camisas dos mancais. O eixo está conectado à bomba, por exemplo, através de um acoplamento.


MANCAISUm mancal é um dispositivo que fica em uma base de montagem fixa que sustenta o eixo e permite que ele gire. Os mancais evitam que o eixo do motor faça movimentos axiais (movimentos ao longo do eixo) ou radiais (movimentos laterais ao eixo). O eixo gira sobre uma posição fixa.

CARCAÇAS

A carcaça é o envoltório que envolve o motor. A carcaça evita a ação do tempo e a penetração de objetos estranhos, assegurando que nada vai atingir e danificar as peças girantes do motor. A carcaça também abriga o sistema de ventilação que resfria o motor durante o funcionamento


FUNCIONAMENTO DO MOTOR ELÉTRICO:

Um motor elétrico consiste em um rotor colocado dentro de um estator e apoiado em mancais.


MOTORES DE INDUÇÃOTRIFÁSICOSOs motores da linha troncos são motores trifásicos. Um motor trifásico é um motor elétrico que usa corrente alternada trifásica para girar o campo magnético do estator. Eles possuem três conjuntos de enrolamentos equidistantes no estator. A primeira fase da corrente trifásica entra no primeiro conjunto de enrolamentos para criar um campo eletromagnético. Isto faz com que o estator gire conforme mostrado. À medida que a voltagem cai na primeira fase, acumula-se na segunda fase. Esta voltagem cria um campo eletromagnético no segundo conjunto de enrolamentos. O estator gira outros 60°. À medida que a voltagem na segunda fase cai, a voltagem se acumula na terceira fase, criando um campo eletromagnético no terceiro conjunto de enrolamentos. O estator gira outros 60°. À medida que a voltagem cai na terceira fase, à voltagem se acumula novamente na primeira fase. Acorrente alternada inverte a polaridade do campo eletromagnético fazendo com que o ciclo de giros continue.


Há três conjuntos de enrolamentos em um estator de corrente trifásica, equidistantes entre si. Os enrolamentos da Figura foram simplificados para dar uma ideia básica de como o estator funciona.


Motores de corrente contínuaPrecisam de uma fonte de corrente contínua, por exemplo um dispositivo que converta a corrente alternada comum em contínua. Podem funcionar com velocidades ajustáveis entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação, ou no caso da alimentação usada ser contínua, como no caso das pilhas em dispositivos eletrônicos.

Tipos de Motores

Motores de corrente alternadaSão os mais utilizados, porque a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada. Seu princípio de funcionamento é baseado no campo girante, que surge quando um sistema de correntes alternadas trifásico é aplicada em pólos defasados fisicamente de 120º. Dessa forma, como as correntes são defasadas 120º elétricos, em cada instante, um par de pólos possui o campo de maior intensidade, cuja associação vetorial possui o mesmo efeito de um campo girante que se desloca ao longo do perímetro do estator e que também varia no tempo.

Tipos de Motores

Motor síncrono:Funciona com velocidade constante; utiliza-se de um induzido que possui um campo constante pré-definido e, com isso, aumenta a resposta ao processo de arraste criado pelo campo girante. É geralmente utilizado quando se necessita de velocidades estáveis sob a ação de cargas variáveis. Também pode ser utilizado quando se requer grande potência, com torque constante.

Tipos de Motores

Motor de indução:Funciona normalmente com velocidade estável, que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo. Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo custo, é o motor mais utilizado de todos, sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas encontradas na prática. Atualmente é possível controlarmos a velocidade dos motores de indução com o auxílio de conversores de frequência.

Tipos de Motores

Motor de indução monofásicoDe modo geral os motores elétricos de indução monofásicos são a alternativa natural aos motores de indução trifásicos. Entre os vários tipos de motores elétricos monofásicos, os motores de indução com rotor tipo gaiola se destacam pela simplicidade de fabricação e, principalmente, pela robustez, confiabilidade e longa vida sem necessidade de manutenção. Os motores monofásicos, por terem somente uma fase de alimentação, não possuem campo girante como os motores trifásicos, e sim um campo magnético pulsante. Isto impede que os mesmos tenham conjugado para a partida, tendo em vista que no rotor se induzem campos magnéticos alinhados com o campo do estator. Para solucionar o problema da partida utilizam-se enrolamentos auxiliares, que são dimensionados e posicionados de forma a criar uma segunda fase fictícia, permitindo a formação do campo girante necessário para a partida.

Tipos de Motores

Motor de Indução TrifásicoExistem dois tipos de motores trifásicos de indução: com Rotor Bobinado e com Rotor em Gaiola de Esquilo. O princípio de funcionamento é o mesmo para ambos, porém os motores com rotor tipo gaiolas são mais robustos, simples e confiáveis, destacam-se pela longa vida sem necessidade de manutenção.

Tipos de Motores

Fim

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