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Conversão de Energia II
Aula 4.1
Motores Monofásicos
Prof. João Américo Vilela
Departamento de Engenharia Elétrica
Bibliografia
Conversão de Energia II
FITZGERALD, A. E., KINGSLEY Jr. C. E UMANS, S. D. Máquinas Elétricas:
com Introdução à Eletrônica De Potência. 6ª Edição, Bookman, 2006.
Capítulo 9 – Motores Mono e Bifásicos
KOSOW, I. Máquinas Elétricas e Transformadores.
Editora Globo. 1986.
Capítulo 10 – Motores Monofásicos
TORO, V. Del, MARTINS, O. A. Fundamentos de Máquinas
Elétricas. LTC, 1999.
Capítulo 9 – Motores de Indução Monofásicos
Conversão de Energia II
Teoria de campo girante duplo
Motor de Indução Monofásico
Vista esquemática de um
motor de indução
monofásico
Para uma corrente no estator variando de
forma co-seno no tempo, teremos a
seguinte equação da Fmm no entreferro.
)cos(cosmax1 twFmmF eaeg
Onde:
θae = ângulo elétrico em relação ao eixo da fase “a”;
Conversão de Energia II
Diagrama simplificado
do Motor de Indução
Monofásico
Tensão senoidal aplicada no enrolamento do
estator produz um fluxo magnético cossenoidal.
Motor de Indução Monofásico
Conversão de Energia II
Motor de Indução Monofásico
Conversão de Energia II
Decomposição de Fmm pulsante em duas forças magnetomotriz girantes.
111 ggg FFF
twFmmF eaepicoa
cos2
11
twFmmF eaepicoa
cos2
11
Motor de Indução Monofásico
Conversão de Energia II
Motor de Indução Monofásico
Quando o motor está parado o torque
produzido nas duas direções é igual e o
motor permanece parado.
Circuito equivalente do motor monofásico na partida do motor
Conversão de Energia II
Motor de Indução Monofásico
O torque contrário (produzido pelo campo
que esta girando no sentido oposto ao
movimento) diminui devido a alta frequência
e o torque direto aumento.
Circuito equivalente do motor monofásico quando operando com certa
velocidade
Conversão de Energia II
Circuito equivalente do motor monofásico quando operando com certa
velocidade
Motor de Indução Monofásico
Impedâncias equivalentes
mfff XjcomparaleloemXjs
RjXRZ
5,05,0
5,02
2
mbbb XjcomparaleloemXjs
RjXRZ
5,05,0
2
5,02
2
Conversão de Energia II
Calculo da potência e o conjugado mecânico do motor monofásico
através do circuito equivalente.
Motor de Indução Monofásico
fg
s
f Pw
T ,
1
ffg RIP 2
,
bg
s
b Pw
T ,
1
b
2
b,g RIP
b,gf,g
s
bfmec PPw
1TTT
Conversão de Energia II
Calculo da potência e o conjugado mecânico do motor monofásico
através do circuito equivalente.
Motor de Indução Monofásico
fgfrotor PsP ,,
Perdas no rotor devido ao campo
para frente.
Perdas no rotor devido ao campo
contrário ao movimento.
bgbrotor PsP ,, 2
Perdas totais no rotor
bgfgrotor PsPsP ,, 2
Potência mecânica
bgfgmecsmec PPsTwsP ,,11
Conversão de Energia II
Um motor com partida a capacitor de ¼ Hp, 110 [V], 60 [Hz] e quatro
pólos tem os seguintes valores para os parâmetros do circuito equivalente
e as perdas:
Exercício
R1 = 2,02 [Ω]; X1 = 2,79 [Ω]; R2 = 4,12 [Ω]; X2 = 2,12 [Ω]; Xm = 66,8 [Ω];
Perdas no núcleo = 0 [W];
Perdas por atrito e ventilação = 13 [W].
Para um escorregamento de 0,05, determine a corrente de estator, o fator
de potência, a potência de saída, a velocidade, o conjugado e o
rendimento, quando esse motor está funcionando como um motor
monofásico em tensão e frequência nominais e com seu enrolamento de
partida em aberto.
Conversão de Energia II
Os motores de indução monofásico são classificados e
conhecidos em função da técnica de partida utilizada, sendo
alguns deles apresentados abaixo:
Motor de fase dividida
Motor de fase auxiliar, com capacitor de partida;
Motor de fase auxiliar, com capacitor permanente;
Motor de fase auxiliar, com capacitor de dois valores
Motor de campo distorcido
Motor de Indução Monofásico
Conversão de Energia II
Diagrama esquemático do motor de fase
auxiliar com capacitor de partida Relações de fase
Motor de fase auxiliar, com capacitor de partida
Motor de Indução Monofásico
Conversão de Energia II
Campo girante produzido no Motor de Indução Monofásico
Motor de Indução Monofásico
Conversão de Energia II
Diagrama esquemático do motor
de fase auxiliar com capacitor de
partida
Característica torque-velocidade
típica do motor com capacitor de
partida
Motor de fase auxiliar, com capacitor de partida
Motor de Indução Monofásico
Conversão de Energia II
Diagrama esquemático do
motor de fase dividida
Diagrama fasorial
Motor de fase dividida
Motor de Indução Monofásico
Característica torque-velocidade
típica do motor com fase dividida
Conversão de Energia II
Motor de fase auxiliar, com capacitor permanente
Motor de fase auxiliar, com capacitor de dois valores
Motor de Indução Monofásico
Conversão de Energia II
Motor de campo distorcido (pólos sombreados)
Aspecto construtivo do motor de
campo distorcido
Motor de Indução Monofásico
Característica torque-velocidade
típica do motor de campo distorcido
Conversão de Energia II
Motor de campo distorcido (pólos sombreados)
Motor de Indução Monofásico
Conversão de Energia II
Um motor com partida a capacitor de ¼ Hp, 110 [V], 60 [Hz] e quatro
pólos tem os seguintes valores para os parâmetros do circuito equivalente
e as perdas:
R1 = 2,02 [Ω]; X1 = 2,79 [Ω]; R2 = 4,12 [Ω]; X2 = 2,12 [Ω]; Xm = 66,8 [Ω];
Perdas no núcleo =24 [W];
Perdas por atrito e ventilação = 13 [W].
Para um escorregamento de 0,065 em tensão e frequência nominais.
Determine:
a) a corrente de estator e o fator de potência; (I1 = 4 [A]; Fp = 0,697 ind)
b) A potência de saída; (Peixo = 189,34 [W]) c) Rendimento. (η = 61,7%)
Exercício
Conversão de Energia II
Apresente uma justificativa para a abertura do enrolamento auxiliar de
partida do motor de indução monofásico. Responda com base nas figuras
abaixo:
Exercício
Diagrama esquemático do motor
monofásico com capacitor de partida.
Características estáticas torque x
velocidade de motores de indução
monofásico
Conversão de Energia II
Comente de forma sucinta por que o motor de indução monofásico de
pólos sombreados (campo distorcido) começa a girar.
Exercício
Conversão de Energia II
Com base no motor de indução com rotor bobinado apresentado na
Figura abaixo, responda Verdadeiro ou Falso:
( ) Quando menor a resistência externa conectada no rotor maior a
potência reativa absorvida pelo motor na partida (Qs);
( ) Quanto maior a resistência externa conectada no rotor maior é o
transitório de partida do motor (tempo de aceleração), considerando a
carga conectada no eixo do motor constante;
( ) Quanto maior a resistência externa conectada no rotor menor a
corrente de rotor em condição nominal;
( ) Pode-se controlar a velocidade do motor variando a resistência
externa conectada no rotor.
Exercício
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