Noções básicas sobre motores de indução Como funciona um motor de indução de corrente alternada trifásica? Descubra aqui com este artigo sobre motores de indução.

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O motor de indução é o tipo mais comum de motor elétrico utilizado na indústria e é utilizado em praticamente tudo, desde elevadores, escadas rolantes, bombas, ventiladores, correias transportadoras, etc. Qualquer coisa que precise de ser movida dentro de um edifício irá provavelmente utilizar um destes motores.

São muito populares porque são relativamente baratos, são bastante eficientes, são fáceis de instalar e controlar, têm uma manutenção reduzida e funcionam durante muitos anos. Mesmo que se avariem, é possível substituí-los rapidamente por outro do fabricante.

Há dois exemplos acima: um acionado por correia, que aciona um ventilador em uma UTA, e outro acoplado diretamente a uma bomba centrífuga, que empurra a água em um sistema de aquecimento.

Se está na área da engenharia, ou se pretende seguir esta área, vai deparar-se muitas vezes com estes motores, pelo que é uma boa ideia compreender o seu funcionamento.

Partes de um motor de indução

Se pegarmos num motor de indução típico e o desmontarmos, estes são os principais componentes que vamos ver no seu interior.

Em primeiro lugar, temos o corpo principal, ou o quadro. Esta peça é aparafusada ao chão ou a uma estrutura. O quadro principal é onde tudo é aparafusado e ligado, pelo que é o ponto de referência central.

É também o alojamento do estator. O estator chama-se estator porque é estacionário. No interior do estator estão todas as bobinas, que serão enroladas em torno das ranhuras no interior do estator, e veremos isso mais de perto em breve. Mas as bobinas estão enroladas no interior da estrutura do estator, em laços à volta da circunferência interna do estator, e a eletricidade fluirá através destasÀ medida que a eletricidade flui através destas bobinas, gera-se um campo magnético, e é isso que vai fazer girar o motor, que veremos mais detalhadamente daqui a pouco.

Passando pelo centro do motor e pelas bobinas está o rotor. Este é um eixo com um indutor ligado. O indutor é afetado pelo campo magnético, o que o fará girar. Quando gira, faz girar o eixo, que está mecanicamente ligado a ele, e isso fornece a potência mecânica que usamos para mover as coisas. Vamos ver isso também em um segundo.

Há também um conjunto de rolamentos em cada extremidade, que estão ligados ao eixo. Estes encaixam dentro das protecções das extremidades. Os rolamentos apenas asseguram que o eixo roda suavemente e com o mínimo de fricção. Obviamente, o eixo vai rodar a uma velocidade angular muito elevada.

Depois, em cada extremidade, vamos ter uma proteção final, que será aparafusada à estrutura, e é aí que se encontram os rolamentos. Estes apenas protegem o interior do motor de partículas externas que entram nas peças rotativas. Também seguram tudo no lugar para garantir que o rotor, quando está a rodar, fica onde deve estar e não voa e começa a bater no estator e nas bobinas,etc.

Quando o eixo gira, a ventoinha também gira. Quanto mais rápido o eixo gira, mais rápida a ventoinha gira. Esta é uma caraterística importante do design do motor. A ventoinha vai puxar o ar ambiente e trazê-lo para as pás da ventoinha e, em seguida, forçar esse ar através do exterior da ventoinha, para retirar algum do calor.

As alhetas, que se encontram à volta do invólucro externo do motor, também conduzem algum do calor para fora do centro. Estas funcionam aumentando a área de superfície do invólucro, o que ajudará a retirar algum do calor indesejado e permitirá que arrefeça. Caso contrário, derreterá o isolamento dos enrolamentos e causará um curto-circuito elétrico que matará o motor.

Como se pode ver na imagem térmica, é muito mais frio onde o ar entra pela primeira vez (extremidade esquerda). Há um pouco de um ponto quente neste ponto e o resto da caixa está quente devido ao calor gerado pela corrente eléctrica que passa pelas bobinas de cobre no interior.

Por último, na parte de trás, temos um protetor de ventoinha, que serve apenas para proteger a ventoinha e também para o proteger e evitar que corte os dedos.

Olhando para o rotor, este tipo de rotor é conhecido como o tipo gaiola de esquilo, devido às barras condutoras que correm ao longo do seu comprimento. Recebeu este nome porque se parece um pouco com uma gaiola onde se guardaria um esquilo...., acho eu? Antigamente, decidiram chamar-lhe gaiola de esquilo.

A estrutura da gaiola de esquilo tem barras condutoras que vão de uma extremidade à outra. São normalmente feitas de cobre ou alumínio. Terão anéis de extremidade ligados a qualquer uma delas, o que provocará um curto-circuito, criando um circuito, que permitirá que a corrente induzida flua através dela.

Este cria o seu próprio campo magnético dentro das barras indutivas do rotor. O campo magnético dentro do rotor será repelido pelo campo magnético do estator. As forças opostas farão com que o rotor rode para tentar afastar-se desta força. Os engenheiros aperceberam-se de que, se continuassem a mover o campo magnético, o rotor continuaria a afastar-se, pelo que poderíamos aproveitar esta energia para acionarbombas e ventiladores.

Entre os anéis de extremidade encontram-se folhas muito finas de ferro laminado, com cerca de meio milímetro de espessura, que servem apenas para intensificar o campo magnético e reduzir as correntes de Foucault. Poderá também reparar que as barras do indutor não são rectas, mas sim enviesadas. Isto foi concebido para aumentar o binário.essa inclinação dependerá da conceção do motor.

Como funciona o motor de indução

Como é que funciona realmente? Quando passa uma corrente alternada por um fio, a corrente alterna entre o fluxo para trás e para a frente, por isso é chamada de corrente alternada ou CA. A quantidade de vezes que alterna por segundo é conhecida como a sua frequência, que é medida em Hertz. Em cada ciclo, passa entre o positivo e o negativo, o que muda a sua direção.

Quando uma corrente eléctrica passa por um fio, sabemos que também produz um campo magnético à sua volta. Veja o nosso vídeo sobre solenóides para ver este campo magnético. Este também muda de direção com a corrente alternada, e a força desse campo magnético também vai mudar com a corrente à medida que esta alterna entre o seu valor máximo e mínimo da onda sinusoidal.Este ciclo repete-se constantemente 100 vezes por segundo para 50Hz e 120 vezes por segundo para 60Hz.

Agora, quando juntamos vários fios ligados à mesma fase, ou quando damos a volta ao fio, cria-se um campo magnético muito mais forte e amplifica-se este campo magnético. Assim, se dermos a volta a vários fios e depois passarmos uma corrente através deles, todos os campos magnéticos se juntam e obtemos um campo magnético muito forte.

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Se pegarmos na carcaça do motor no estator e fizermos duas bobinas, e as colocarmos opostas uma à outra no estator, depois as ligarmos e fizermos passar uma corrente através delas, isto criará um pólo norte e um pólo sul, que alternará entre as duas bobinas à medida que passa por cada ciclo do comprimento de onda.

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Se pegarmos numa alimentação trifásica e ligarmos cada bobina a uma fase diferente e colocarmos as bobinas a 120 graus de rotação da bobina anterior, à volta do interior do estator, então cada uma destas bobinas atingirá a sua potência máxima num momento diferente das outras bobinas. A onda sinusoidal mostra qual a bobina que atinge a sua intensidade máxima, zero e mínima e por que ordem.

Isto significa que o ponto de máximo campo magnético se vai deslocar à volta do estator de uma bobina para a outra, o que causará um campo magnético rotativo e se colocarmos o rotar no centro deste, então o rotar será constantemente forçado a rodar. Podemos então ligar bombas e ventoinhas ao rotar e utilizá-las para fazer trabalho para nós.