1. INTRODUÇÃO

Desde os primórdios da humanidade, o homem sempre semostrou argumentativo sobre diversos assuntos, entre eles aeletricidade, que hoje é responsável por tantas facilidades nomundo moderno.

Este relatório descreve resumidamente as principais

características construtivas e tecnológicas das respectivas

máquinas e motores de corrente contínua, indução, alimentação

trifásica junto às suas teorias e aplicações. Também são

abordados os processos de geração de tensão nos terminais da

máquina em vazio. Devido a razões construtivas e ao seu custo

maior em relação às máquinas de indução, estas outras máquinas

são entretanto mais utilizadas como fontes geradoras.

Foi realizado experimento em laboratório denominado

Gerador de corrente continua à vazio e verificado os seguintes

dados: Quantidade de lâmpadas; Potência em watts, Frequência

em Hz; Força em Kg; Corrente de campo em mA; Tenção de campo

em volts; Corrente de armadura em mA e por fim Tenção de

armadura em volts, com os valores obtidos neste experimento

foi desenvolvido um gráfico que mostra a oscilação de corrente

em função da quantidade de lâmpadas.

Também foram realizadas pesquisas sobre os conceitos de

motores de corrente continua e suas relações, de indução e

suas relações, conceito sobre alimentação trifásica, ligação

triângulo e estrela em motores e relações de corrente e

tensão.

1

2. MATERIAIS UTILIZADOS

Caixa de alimentação com proteção

Variador de tensão

Inversor de frequência

Retificador trifásico

Motor de indução trifásico (MIT)

Motor de corrente continua (MCC)

Armadura

Voltímetro

Medidores DC

2

3. TEORIA SOBRE MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA

De uma forma mais prática encontramos esses motores em uma

infinidade de aplicações e é, basicamente, controlado pela

eletrônica. Ou seja, pequenos motores de corrente contínua

estão presentes em gravadores, brinquedos, câmeras de vídeo,

aparelhos de som, etc. Quando um aparelho eletrônico possui

recursos parcialmente automatizados se faz necessário o uso de

motores CC, que encontramos em diversos tamanhos, potência e

aspectos.

O que são: Os motores de corrente contínua (CC) ou Direct

Current (DC) são dispositivos desenvolvidos para operar

aproveitando as forças de atração geradas por eletroímãs imãs

3

permanentes, pois quando uma corrente elétrica passa por duas

bobinas próximas, cria um campo magnético que pode fazer com

surjam forças de atração ou repulsão, conforme a imagem a

seguir:

É constituído por uma bobina entre os polos de um imã

permanente ou de uma bobina fixa que opera de mesmo modo. Os

polos da bobina móvel (rotor) ficam alinhados com o imã

permanente, ao serem percorridos por uma corrente, gerando uma

manifestação de uma fora de repulsão, na qual é responsável

por fazer o conjunto móvel mudar de posição. A tendência do

motor é dar meia volta para que seu polo norte se aproxime do

polo sul do imã (a famosa lei “os opostos se atraem”)

ocorrendo de mesmo modo com o polo norte da bobina.

No entanto, em todo esse sistema, existe um comutador

localizado no eixo do rotor, onde passa a corrente que circula

a bobina. Seu objetivo é inverter o sentido da circulação da

corrente que circula fazendo com que os polos mudem. Pois, com

a inversão de polaridade, os polos do rotor mudam. Todo

resultado se resumirá em uma transformação da forca de atração

em repulsão, isto fará com que o rotor continue no mesmo

movimento passando direto pela posição que, teoricamente,4

seria sua posição de equilíbrio. Daí o nome de CC – corrente

contínua.

4. TEORIA SOBRE MOTOR DE INDUÇÃO E SUAS RELAÇÕES

A ausência de escovas comutadoras e apenas uma bobina fixa

torna bastante simples entender o princípio de funcionamento.

Esses motores são comumente encontrados no acionamento de

toca-discos antigos, ventiladores, ventoinhas de chuveiro

pressurizadores, bombas d’água de aquários, impressoras entre

outros aparelhos que possuam sistema de ventilação ligado à

energia – isto porque os motores de indução operam com

corrente alternada.

Num motor de indução pode-se encontrar duas partes

principais: Estator – responsável por toda parte estática do

motor – e o Rotor – parte móvel. Entre eles encontra-se um

espaço chamado de entreferro. Ambos são constituídos de chapas

de ferrosilício laminado, com ranhuras uniformemente espaçadas

alojando os condutores de um enrolamento

polifásico/trifásico), semelhante ao de uma máquina síncrona.

Existem dois tipos de motores de indução:

4.1 Motor de indução gaiola de esquilo:

5

Figura 1: Motor de indução gaiola de esquilo

Neste modelo o rotor é composto de barras de material

condutor que se localizam em volta do conjunto de chapas do

rotor, curto-circuitadas por anéis metálicos em suas

extremidades.

4.2 Motor de Indução com rotor Bobinado:

Figura 2: Ilustração – motor de introdução com rotor bobinado

Neste caso o rotor é composto de enrolamentos distribuídos

em torno do conjunto de suas chapas.

6

O estator é constituído de um enrolamento trifásico (três

fazes) distribuído uniformemente em torno do corpo da máquina,

para que o fluxo magnético resultante da aplicação de tensão

no enrolamento do estator produza uma forma de onda

espacialmente senoidal. A aplicação de tensão alternada nos

enrolamentos do estator irá produzir um campo

magnético variante no tempo que devido à distribuição uniforme

do enrolamento do estator irá gerar um campo

magnético resultante girante na velocidade proporcional à

frequência da rede trifásica. O fluxo magnético girante no

estator atravessará o entreferro e por ser variante no tempo

induzirá tensão alternada no enrolamento trifásico do rotor.

Como os enrolamentos do rotor estão em curto circuito essa

tensão induzida fará com que circule uma corrente pelo

enrolamento do rotor o que, por sua vez, irá produzir um fluxo

magnético no rotor procurando se alinhar com o campo magnético

girante do estator. Como o valor das tensões induzidas no

rotor (bobinado) dependem da relação de espiras entre o rotor

e o estator, o mesmo pode ser considerado como o primário de

um transformador e o rotor como seu secundário.

De motor à gerador: este tipo de motor quando é acionado

por uma turbina e operado com uma rotação acima da síncrona

pode gerar potência ativa e entregá-la ao sistema onde está

conectado, passando então a funcionar como gerador.

5. TEORIA SOBRE ALIMENTAÇÃO TRIFÁSICA7

No sistema de alimentação trifásica são utilizadas linhas

de três e quatros fios para alimentação das cargas a partir

dos geradores, sabemos que haverá um acoplamento magnético

entre os fios quando um ou mais forem percorridos por

corrente. Assim, a passagem de corrente senoidal em qualquer

um dos fios irá induzir tensões também senoidais nos demais.

Para a resolução de circuitos, em sistemas de potência,

este efeito é representado através de definição de indutâncias

mútuas entre os fios, no caso geral, a resolução de circuitos

trifásicos com indutâncias mútuas é relevantemente complexa,

pois, o sistema pode tornar-se desequilibrado.

6. LIGAÇÃO TRIÂNGULO E ESTRELA EM MOTORES E RELAÇÕES DE

CORRENTE E TENSÃO

A chave estrela-triângulo consiste na alimentação do motor

com redução de tensão nas bobinas durante a partida. É

aplicada em máquinas que partam em vazio (sem carga) ou com

conjugado resistente baixo, tais como máquinas ferramentas

clássicas para madeira, agrícolas, serra portátil, furadeiras,

8

esmeris, ventiladores, bombas hidráulicas, etc. O

funcionamento dessa chave consiste, de início, em ligarmos o

estator do motor em estrela, e após um tempo de

aproximadamente 3 a 25 segundos (tempo suficiente para que o

motor atinja 90% da rotação nominal), mudamos a ligação para

triângulo através de um temporizador, automaticamente. A

corrente e o conjugado, em estrela, ficam reduzidos a 33% do

valor que teriam na partida direta em triângulo. Por isso,

devem-se utilizar motores com curva de conjugado elevado. O

conjugado resistente da carga não deve ultrapassar o conjugado

de partida do motor. A corrente, no instante de comutação, não

deve atingir valores muito elevados, sob pena de se tornarem

inaceitáveis. Uma comutação prematura (velocidade do motor

ainda baixa), ou uma pausa muita longa de comutação, causa uma

diminuição excessiva da velocidade e leva a um pico de

corrente elevado. Já uma pausa muito curta de comutação pode

fazer surgir uma corrente de curto-circuito sobre o arco

voltaico ainda não extinto na ligação estrela. Sendo assim,

não ofereceria nenhuma vantagem e seria prejudicial aos

contatos do contator e à rede elétrica.

7. ESQUEMÁTICO DA MONTAGEM

9

8. EXPERIÊNCIA – GERADOR DE CORRENTE CONTÍNUO À VAZIO

Tabela 1: resultados do ensaio em laboratório.

QTDE. LÂMPADAS

POTÊNCIA(W)

FREQUÊNCIA

(Hz)

FORÇA(Kg)

CORRENTE DECAMPO(Mpa)

TENSÃO DECORPO(V)

CORRENTEDE

ARMADURA(Mpa)

TENSÃODE

ARMADURA(V)

3 120 30 0,33

6

500 280 80 77,2

6 240 30 0,30

5

490 272 100 76,3

9 360 30 0,29

3

450 275 200 75,3

- - - - - - - -3 120 60 0,31

1

450 280 90 152,7

6 240 60 0,31

0

450 280 150 151,9

9 360 60 0,33 450 280 220 151,3

10

2

Qtde. Lâmpadas

Potência (V)

Frequência (Hz)

Força (Kg)

C. de Campo (mA)

T. de Campo (V)

C. de Armadura (mA)

T. de Armadura (V)

0

3

6

9

3 120

30

0,339 500 280

80

77,2

9

6 240 30

0,305

490

272

100

76,30,293 450

275200

75,3

60

0,311

90

152,7

0,310 150

151,9360

0,332220

151,3

8.1 Gráfico do ensaio do gerador de corrente contínua

1 2 3 4 5 6

Na prática o experimento nos deu a percepção de conhecer e

perceber as diferentes fazes do motor. Começamos com 3, 6 e 9

lâmpadas, com frequência de 30Hz, aumentamos essa frequência

para 60Hz e tivemos resultados diferentes como mostra a tabela

1.

Com 3 lâmpadas com potência de 120W, frequência 30Hz,

gerou uma força de 0,336Kg, uma corrente de campo de 500Mpa,

tensão de corpo 280V, 80Mpa de corrente de armadura e por

final a tensão de armadura de 77,2V.

Se compararmos com a mesma quantidade de 3 lâmpadas a

mesma potência 120W, mas com a frequência de 60Hz, gerou uma

força menor de 0,311Kg, 450Mpa de corrente de campo, 280V de11

tensão de corpo, uma maior corrente de armadura de 90Mpa,

157,7V de tensão de armadura, e com este aumento na frequência

diminuiu alguns resultados mas aumentaram outros.

Com 6 lâmpadas potência 240V, 30Hz de frequência este

motor gerou uma força de 0,305Kg, 490Mpa de corrente de campo,

272V de tensão de corpo um aumento de 80Mpa para 100Mpa de

corrente de armadura, houve uma diminuição de tensão de

armadura de 77,2V para 76,3V. Esses resultados se diferem com

a mesma quantidades de 6 lâmpadas e mesma potência de 240V,

frequência sintonizada em 60Hz, gerou uma força menor de

0,310Kg, uma corrrente de campo igual de 450Mpa, igualmente a

tensão de corpo 280V, com um aumento de 90Mpa para 150Mpa, o

resultado final houve uma diminuição de 152,7V para 151,9V. Na

sequência fizemos o experimento com 9 lâmpadas, potência de

360W, 30Hz de frequência, foi gerado uma força nesta

frequência de 0,293Kg, quando aumentamos a frequência para

60Hz mesma potência de 360W, houve também uma maior força

passando para 0,332Kg, na corrente de campo uma igualdade de

450Mpa, tensão de corpo 275V mesma potência de 360W frequência

de 30Hz.

No aumento da frequência para 60Hz, também um aumento

nesta tensão de corpo para 280V, de igual modo as diferenças

se acentuaram na corrente de armadura com frequência 30Hz,

potência de 360W, obteve-se o resultado de 200Mpa, um aumento

considerado quando aumentamos a frequência para 60Hz a

potência de 360W, o resultado se difere para 220Mpa, de igual

modo percebemos na potência de 360W, frequência de 30Hz,

resultados expressivos na tensão de armadura de 75,3V, para

12

151,3V, quando aumentamos a frequência para 60Hz na mesma

potência de 360W. No aumento de números de lâmpadas potência e

também frequência percebemos resultados distintos em alguns

itens da tabela.

9. CONCLUSÃO

Através dos estudos realizados e do experimento em

laboratório onde colocamos em prática a teoria, obtivemos

conhecimentos relevantes dentro da Eletricidade Aplicada,

conhecimentos esses que inclui, conceito teórico sobre Motores

de Corrente Continua (MCC), Motores de Indução Trifásica

(MIT), bem como seu funcionamento e aplicações, também foi13

abordado o conceito de partida e alimentação de um motor

trifásico, com sistema estrela e triângulo.

10. BIBLIOGRAFIA

14

[1] Motor de Indução – teoria 15 (USP)

Acesso em 11/04/2015 às 18h07

http://disciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/31672/

mod_resource/content/1/Teoria.pdf

[2] Introdução à Maquina Síncrona (conversão de energia)

Acesso em 11/04/2015 às 19h16

http://www.estt.ipt.pt/download/docente/256__Apostila_MS.pdf

[3] Trifásicos (por Gerson Luqueta) Pdf

Acesso em 11/04/2015 às 19h27

http://gerson.luqueta.com.br/index_arquivos/trifasico.pdf

[4] Eletricidade e Magnetismo (Coleção Físicas em Contextos

Vl. 3)

Maurício Pietrocola , Pogbim, Renata de Andrade e Raquel

Romero.

Editora FTD.

http://www.ppgel.net.br/rabelo/ensino/maquinasII/partida2.pdf

15