CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS - FACET ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO BRENO AUGUSTO SANTOS DUARTE CRISTIANO CRISTIANO HENRIQUE GOMES NASCIMENTO N ASCIMENTO DIEGO FRANÇA DE OLIVEIRA NATHALIA OLIVEIRA MIRANDA WARLEY SANTIAGO LOPES
CLASSIFICAÇÃO DAS MÁQUINAS DE CORRENTE ALTERNADA
BELO HORIZONTE !"#
" I$%&'()*+' As máquinas CA tradicionais classificam-se em duas categorias: síncronas e de indução. Nas máquinas síncronas, as correntes do enrolamento do rotor são fornecidas através de contatos rotativos fixados diretamente na arte estacionária do motor. Nas máquinas de indução, as correntes são indu!idas nos enrolamentos do rotor or meio da com"inação da variação, no temo, de correntes no estator e do movimento do rotor em relação ao estator. #$%&%', ())*+
T,'. (/ 012),$3. .4$5&'$3. ma máquina síncrona é aquela na qual uma corrente alternada flui no enrolamento de armadura e uma excitação CC é fornecida ao enrolamento de camo. % enrolamento de camo está quase invariavelmente no estator e usualmente é trifásico. % enrolamento de camo está no rotor. A construção de um rotor cilíndrico é usada ara tur"ogeradores de dois e quatro los. A construção com los salientes é melor adatada aos geradores multiolares idrelétricos com "aixa velocidade, e / maioria dos motores síncronos. #$%&%', ())*+
6 E$.3,'. '..47/,. As
características
fundamentais
de
uma
máquina
síncrona
odem
ser
determinadas or um ar de ensaios, um feito com os terminais de armadura a va!io #em circuito a"erto+ e o segundo, com os terminais de armadura em curto-circuito. #$%&%', ())*+ Como no caso da curva de magneti!ação de uma máquina CC, a característica de um circuito a"erto ou a va!io #tam"ém referida como curva de saturação de circuito a"erto ou a va!io+ de uma máquina síncrona, quando ela está girando em velocidade síncrona, á a curva de tensão de termina da armadura a va!io #em volts or unidade+ em função da excitação de camo, como mostrado ela curva cav #característica a va!io+. 0iicamente a tensão de "ase é escolida como sendo igual / tensão nominal da máquina. #$%&%', ())*+ A característica de curto-circuito ode ser o"tida alicando-se um curto-circuito trifásico através de sensores adequados de corrente aos terminais de armadura de uma
máquina síncrona. Com a máquina acionada na velocidade síncrona, a corrente de camo ode ser aumentada e um gráfico da corrente de armadura versus a corrente de camo ode ser o"tido. 1ssa relação é conecida como característica de curto-circuito. #$%&%', ())*+
8 F'&03 (/ 9,:3*+' A grande maioria dos motores trifásicos são fornecidos ara oeração em elo menos duas tens2es diferentes, o que os torna atos a oerarem em dois sistemas com tens2es diferentes. A escola de uma ou outra ligação é feita a artir da tensão disonível no local onde o motor deverá oerar, sendo que suas características não se alteram devido / reconexão. A adatação da tensão do motor / da rede é feita or meio da reconexão dos terminais. %s rinciais tios de ligação dos terminais são: ligação sériearalela, ligação estrela-tri3ngulo e trila tensão nominal.
8;" L,:3*+' ./&,/-3&39/93 1sta conexão ermite que o motor se4a ligado em dois níveis de tensão. % enrolamento do motor é dividido em duas artes5 ao se ligar as duas artes em série, em cada uma delas será alicada metade da tensão de fase do motor, no caso considerado 6(7 8olts. Nesta conexão o motor oderá ser ligado a uma rede de 99) 8olts entre fases #(*9 entre fase e neutro+. Ao se ligar em aralelo as duas "o"inas de fase, o motor oderá ser ligado numa rede de (() 8olts entre fases. A tensão alicada em cada uma das "o"inas em aralelo é 6(7 8olts. essalta-se que em am"os os casos mostrados na figura 9, a tensão em cada uma das seis "o"inas é 6(7 volts. 1sta é a tensão nominal de ro4eto de cada uma das seç2es do enrolamento de fase, não devendo, ortanto ser ultraassada. Nesta conexão o motor deve ser dotado de ; terminais acessíveis na caixa de ligação.
8; L,:3*+' E.%&/93-T&,<$:)9' Nesta conexão am"os os terminais dos enrolamentos de fase são acessíveis na caixa de ligação, sendo assim ossível a ligação da máquina tanto em estrela quanto em
tri3ngulo. A escolha de uma ou de outra ligação depende da tensão da rede onde o motor será ligado. A relação entre a tensão mais alta e a tensão mais "aixa é de <. Caso a
tensão da rede se4a <=) 8olts devesse ligar o motor em estrela5 ao contrário, caso a rede se4a de (() 8olts, deve-se ligá-lo em tri3ngulo. >esta forma, fica assegurado que a tensão em cada uma das fases se4a de (() volts. Caso o motor for conectado em tri3ngulo e ligado numa rede de <=) volts averá um so"reaquecimento do motor causado ela corrente excessiva, decorrente da tensão ser maior que a nominal. Nesta condição o motor oderá vir a ser danificado. ?or outro lado, ligando-se o motor em estrela e conectando-o a uma rede de (() volts, averá uma tensão menor que a nominal alicada em cada fase. Nesta condição, caso o motor consiga artir e atingir a rotação nominal, a corrente será menor que a nominal e motor não conseguirá desenvolver a sua ot@ncia nominal. 0am"ém oderá ocorrer que o motor não consiga artir e atingir a velocidade nominal, ficando "loqueado e aumentando a corrente que nele circula. esumindo, nenuma destas condiç2es é aconselável ara a oeração do motor e deve em termos ráticos ser evitada.
8;6 T&,93 T/$.+' N'0,$39 a!endo-se uma com"inação dos dois tios de ligação anteriores o"tém-se 9 modos ossíveis ara a conexão da máquina. Neste tio de motor o enrolamento é dividido em duas artes que odem ser ligadas em série ou em aralelo. Como todos os 6( terminais são acessíveis na caixa de ligação, ode-se ligar o motor tanto em estrela como em tri3ngulo. 1m geral, aenas < das 9 com"inaç2es ossíveis são utili!adas sendo a quarta aenas uma tensão de refer@ncia: •
Bigação estrela aralela #<=) 8olts+5
•
Bigação tri3ngulo aralela #(() 8olts, tensão mais "aixa+5
•
Bigação tri3ngulo série #99) 8olts+.
A quarta ligação no exemlo dado é ligação estrela série, o qual resultaria uma tensão de 7) 8olts, não sendo na rática utili!ada or não existir redes de "aixa tensão com valor acima de )) 8olts. 1sta tensão serve aenas ara indicar a ossi"ilidade de ligação em estrela-série e ara fins de artida do motor.
# C'0/$.3('&/. S4$5&'$'. DnEmeros motores síncronos são construídos sem qualquer extensão dos eixos, ostensivamente ro4etados tão-somente ara correção do fator de ot@ncia e ara serem oerados sem qualquer carga mec3nica. Fualquer motor síncrono so"rexcitado, funcionando sem carga, ode ser classifi;cado com comensador síncrono ou caacitor síncrono. 1m"ora não a4a carga mec3nica ara contri"uir ara a corrente da armadura, as curvas 8 mostrarão que, mesmo sem carga, a corrente da armadura é elevada. 1ntretanto, isto não é uma desvantagem, orque o caacitor síncrono é so"rexcitado até o onto em que sua corrente de armadura iguale ou exceda sua corrente nominal. ?ode-se construir máquinas síncronas CA de caacitores e tens2es extremamente elevadas, que se4am menos cara que os caacitores comerciais fixos, disso resultando que os caacitores síncronas que não acionam cargas mec3nicas, além disso, odem GflutuarH em relação / lina, ara fins da correção do fator de ot@ncia. #$%&%', ())*+
= V3$%3:/$. / (/.73$%3:/$. 2)3$(' 5'03&3('. 5'0 3. 012),$3. (/ ,$()*+' Atualmente, o motor síncrono é largamente utili!ado, sendo que sua oularidade nunca foi tão grande. 1m certas faixas de ot@ncia e gamas de velocidade, ele é mais utili!ado que o motor de indução olifásico. #$%&%', ())*+ %s motores síncronos t@m as seguintes vantagens esecíficas em relação as motores de indução: #6+ os motores síncronos odem ser utili!ados ara correção de fator de ot@ncia, além de fornecer torque / carga que eles acionam5 #(+ t@m rendimento maiores #quando funcionam no fator de ot@ncia unitário+ que os motores de indução de ot@ncia e tensão nominal corresondentes5 #<+ os rotores de motores síncronos, com suas massas olares, ermitem o uso de maiores entreferros do que os corresondentes /s gaiolas de esquilo usadas nos motores de indução, requerendo menores toler3ncias nos mancais e ermitindo maior utili!ação dos Eltimos5 e #9+ odem ser mais "aratos ara as mesmas ot@ncias, velocidade e tensão nominal. #$%&%', ())*+
> C'$59).+' %s motores síncronos são máquinas de corrente alternada. Nestes motores, o estator é alimentado com corrente alternada, enquanto o rotor é alimentado com corrente contínua roveniente de uma excitatri!, que é um equeno motor que corrente contínua #dínamo+, normalmente montado no rrio eixo do motor. Não ossuem condiç2es de artida rria, de modo que, ara demarrarem e alcançarem a velocidade síncrona, necessitam de um agente auxiliar, que geralmente é um motor de indução, tio gaiola. As atingirem a rotação síncrona, conforme mencionamos, eles mantém a velocidade constante ara qualquer carga, naturalmente, dentro dos limites de sua caacidade. Assim, caso se quisesse variar a velocidade, ter-se-ia que mudar a frequ@ncia da corrente. Antes de se su"meter o motor síncrono / carga, ele deve ser levado / velocidade de sincronismo. 0odos os métodos de artida exigem que, durante a aceleração, se roceda / remoção total ou, elo menos, arcial de carga.
%s motores síncronos quando suerexcitados fa!em com que a corrente avance em relação / tensão, agindo assim de forma análoga ao caacitor, melorando o fator de ot@ncia de uma instalação. Fuando su"metidos a uma carga excessiva, os motores síncronos erdem o sincronismo e aram. &ão usados em máquinas de grande ot@ncia e "aixa rotação. Nos motores síncronos, a rotação do eixo é igual / rotação síncrona, daí seu nome. >entro dos limites aceitáveis de tra"alo do motor, a velocidade raticamente não varia com a carga.
8 R/?/&/$5,3. >1B 0%%, 8incent. F)$(30/$%'. (/ 012),$3. /9@%&,53.; io de Ianeiro: B0C, ()66. D0JK1AB>, A. 1.5 $DNK&B1L Ir., C5 MAN&, &. >. M12),$3. /9@%&,53. com introdução / eletrnica de ot@ncia. . ed. ?orto Alegre: OooPman, ())=. D0JK1AB>, A. 1.5 $DNK&B1L Ir., C.5 MAN&, &. >. M12),$3. E9@%&,53.; 0radução de Anatlio BascuP. 7. ed. ?orto Alegre: AMKQ, ()69. $%&%', Drving B. M12),$3. /9@%&,53. / %&3$.?'&03('&/.; 6*. ed. &ão ?aulo: Klo"o, ()66.
