Máquinas Elétricas: Síncronas, Indução e CC

Máquinas CA – Síncronas

O fluxo produzido pelas correntes na armadura de um motor síncrono gira à frente do fluxo produzido pelo campo; logo, arrasta este último e, consequentemente, arrasta o rotor, produzindo trabalho. Os enrolamentos de campo encontram-se no estator e, nas máquinas CC, localizam-se no rotor. É um motor elétrico que tem como característica o fato de a sua velocidade de rotação ser proporcional à frequência da sua alimentação, ou seja, trabalha sincronizado com a frequência, daí o nome de Síncrono.

O oposto ocorre em um gerador síncrono, onde o campo faz trabalho quando seu fluxo arrasta o da armadura, que vem atrás.

• NÃO operam apenas nos modos gerador ou compensador síncrono.
• Pode ser utilizado para a correção do fator de potência.

Características:

• Altos rendimentos;
• Altos torques;
• Velocidade constante, mesmo variando a carga;
• Baixo custo de manutenção;
• Capacidade de trabalhar como compensadores síncronos para corrigir o fator de potência da rede.

Velocidade síncrona: É a velocidade do campo magnético girante, que proporciona a velocidade constante do motor. A velocidade do motor de indução é diretamente proporcional à frequência e inversamente proporcional ao número de polos magnéticos. Quando a carga é zero, o motor gira praticamente com rotação síncrona.

Máquinas CA – Indução

O enrolamento do estator é excitado por correntes alternadas, mas as correntes no rotor são induzidas, como em um transformador. Os enrolamentos do rotor são eletricamente curto-circuitados e, frequentemente, não têm conexões externas.

Como em um motor síncrono, o fluxo de armadura do motor de indução adianta-se em relação ao do rotor e produz um conjugado eletromecânico. Diferentemente, o rotor não gira em sincronismo; há um “escorregamento” do rotor em relação ao fluxo síncrono da armadura, dando origem às correntes induzidas no rotor e no conjugado.

• A rotação média tem uma grande variação em função da carga mecânica imposta ao seu eixo.

Máquinas CC

O enrolamento de armadura de uma máquina CC está no rotor, com a corrente saindo dele por meio de escovas de carvão. O enrolamento de campo está no estator e é excitado por corrente contínua. Assim como nas máquinas CA, é a interação das distribuições de fluxo que cria o conjugado da máquina CC.

Componentes e Fenômenos

Enrolamento de Armadura: É um enrolamento ou grupo de enrolamentos que conduzem corrente alternada. Em máquinas CA (síncronas/indução), localizam-se no estator, enquanto nas máquinas CC localizam-se na parte rotórica.

Enrolamento de Campo: Máquinas síncronas e CC apresentam um segundo enrolamento que conduz corrente contínua e que é usado para produzir o fluxo principal de operação da máquina. Em uma máquina síncrona, ele encontra-se no rotor e, nas máquinas CC, localiza-se no estator.

Escorregamento: É a diferença entre a velocidade do rotor e a velocidade do campo girante no estator. Diminui com o aumento da potência nominal do motor.

Perdas de Energia:

• Perdas por histerese: Há uma perda de energia a cada ciclo (histerese) devido à necessidade de girar os dipolos do material – é dissipada como calor. A potência das perdas por histerese é proporcional à frequência da excitação aplicada.
• Perdas por correntes parasitas: Aparecem devido ao surgimento de campos elétricos a partir de campos magnéticos variáveis no tempo e circulam no material do núcleo. Tendem a aumentar com o quadrado da frequência de excitação e também com o quadrado da densidade de fluxo de pico.