Motores elétricos assíncronos com rotor bobinado

Atualmente, os motores assíncronos representam pelo menos 80% de todos os motores elétricos produzidos pela indústria. Estes incluem motores assíncronos trifásicos.

Os motores elétricos assíncronos trifásicos são amplamente utilizados em dispositivos de automação e telemecânica, dispositivos domésticos e médicos, dispositivos de gravação de som, etc.

Vantagens dos motores elétricos assíncronos

A ampla utilização de motores assíncronos trifásicos se deve à simplicidade de seu projeto, confiabilidade na operação, boas propriedades operacionais, baixo custo e facilidade de manutenção.

O dispositivo de motores elétricos assíncronos com um rotor bobinado

As partes principais de qualquer motor de indução são a parte estacionária, o estator, e a parte rotativa, chamada de rotor.

O estator de um motor de indução trifásico consiste em um circuito magnético laminado pressionado em uma estrutura fundida. Na superfície interna do circuito magnético existem canais para colocar os fios do enrolamento. Esses fios são os lados das bobinas macias de várias voltas que formam as três fases do enrolamento do estator.Os eixos geométricos das bobinas são deslocados no espaço um em relação ao outro em 120 graus.

As fases do enrolamento podem ser conectadas de acordo com o esquema estrela ou triângulo dependendo da tensão da rede. Por exemplo, se o passaporte do motor indicar tensões de 220/380 V, então com uma tensão de rede de 380 V, as fases são conectadas por meio de uma "estrela". Se a tensão de rede for de 220 V, os enrolamentos são conectados em «delta». Em ambos os casos, a tensão de fase do motor é de 220 V.

O rotor de um motor assíncrono trifásico é um cilindro feito de chapas estampadas de aço elétrico e montado em um eixo. Dependendo do tipo de enrolamento, os rotores dos motores assíncronos trifásicos são divididos em rotores esquilo e rotores de fase.

Em motores elétricos assíncronos de maior potência e máquinas especiais de baixa potência, são utilizados rotores de fase para melhorar as propriedades de partida e regulagem. Nestes casos, um enrolamento trifásico é colocado no rotor com os eixos geométricos das bobinas de fase (1) deslocados no espaço entre si em 120 graus.

As fases do enrolamento são conectadas em estrela e suas extremidades são conectadas por três anéis coletores (3) montados no eixo (2) e isolados eletricamente tanto do eixo quanto entre si. Por meio de escovas (4), que estão em contato deslizante com os anéis (3), é possível incluir reostatos reguladores (5) nos circuitos do enrolamento de fase.

Um motor de indução com rotor tem melhores propriedades de partida e regulagem, mas é caracterizado por maior massa, dimensões e custo do que um motor de indução com rotor de gaiola de esquilo.

O princípio de funcionamento dos motores elétricos assíncronos

O princípio de operação de uma máquina assíncrona é baseado no uso de um campo magnético rotativo.Quando um enrolamento do estator trifásico é conectado à rede, ele gira campo magnéticocuja velocidade angular é determinada pela frequência da rede f e o número de pares de pólos do enrolamento p, ou seja, ω1 = 2πf / p

Cruzando os fios dos enrolamentos do estator e do rotor, esse campo induz uma FEM nos enrolamentos (segundo a lei da indução eletromagnética). Quando o enrolamento do rotor está fechado, seu EMF induz uma corrente no circuito do rotor. Como resultado da interação da corrente com o pequeno campo resultante, um momento eletromagnético é criado.Se este momento exceder o momento de resistência do eixo do motor, o eixo começa a girar e coloca o mecanismo de trabalho em movimento. Normalmente, a velocidade angular do rotor ω2 não é igual à velocidade angular do campo magnético ω1, que é chamado de síncrono. Daí o nome do motor assíncrono, ou seja, assíncrono.

O funcionamento de uma máquina assíncrona é caracterizado pelo escorregamento s, que é a diferença relativa entre as velocidades angulares do campo ω1 e do rotor ω2: s = (ω1-ω2) / ω1

O valor e o sinal do escorregamento, dependendo da velocidade angular do rotor em relação ao campo magnético, determinam o modo de operação da máquina de indução. Assim, no modo ocioso ideal, o rotor e o campo magnético giram na mesma frequência na mesma direção, escorregamento s = 0, o rotor é estacionário em relação ao campo magnético rotativo, o EMF em seu enrolamento não é induzido, o rotor corrente e o momento eletromagnético da máquina são zero. Na partida, o rotor está parado no primeiro instante de tempo: ω2 = 0, s = 1. Basicamente, o escorregamento no modo motor muda de s = 1 na partida para s = 0 no modo ocioso ideal .

Quando o rotor gira a uma velocidade ω2> ω1 na direção de rotação do campo magnético, o escorregamento torna-se negativo. A máquina entra em modo gerador e desenvolve o torque de frenagem. Quando o rotor gira na direção oposta à direção de rotação do polo magnético (s> 1), a máquina de indução muda para o modo oposto e também desenvolve um torque de frenagem. Assim, dependendo do escorregamento, é feita uma distinção entre os modos do motor (s = 1 ÷ 0), do gerador (s = 0 ÷ -∞) e do modo oposto (s = 1 ÷ + ∞). Os modos de comutação do gerador e do contador são usados ​​para parar os motores de indução.

Veja também: Iniciando um motor de rotor bobinado