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Guias e Dicas
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Motores Monofásicos - Lista de Exercícios, Exercícios de Máquinas Elétricas

Série de exercícios sobre motores 1F resolvida.

Tipologia: Exercícios

2020
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Compartilhado em 07/04/2020

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ENGENHARIA ELÉTRICA MÁQUINAS ELÉTRICAS II
MOTORES MONOFÁSICOS LISTA DE EXERCÍCIOS
BRYAN SOUZA DIAS
1 Por que os motores monofásicos não possuem torque de partida? Explique.
A tensão CA de alimentação é aplicada ao enrolamento do estator, que por sua vez cria
uma distribuição de campo. Visto que há uma única bobina na qual circula uma corrente
alternada, o campo magnético é pulsante e não girante, assim o fluxo atinge um máximo
quando a corrente é instantaneamente um máximo e é zero quando a corrente for zero,
o fluxo do estator da máquina primeiro cresce e então decresce, mas sempre na mesma
direção. Como o campo magnético do estator não gira, não há movimento relativo entre
o campo do estator e as barras do rotor. Portanto, nenhuma tensão é induzida oriunda
do movimento relativo do rotor, assim, nenhuma corrente circula, tal arranjo faz com
que o motor monofásico não tenha torque de partida.
2 - Como se obtém torque líquido resultante quando se gira o rotor de um motor
monofásico por algum processo qualquer?
Com o rotor em movimento tem-se duas fems: Uma fem de transformação produzida
pelo campo pulsante do estator e, Uma fem de velocidade produzida pelo rotor em
movimento dentro do campo do estator. Assim o campo pulsante, em quadratura, do
rotor reage contra o campo pulsante principal para produzir um campo magnético
resultante. O campo magnético resultante é GIRANTE e razoavelmente constante sendo
que sua rotação se no mesmo sentido de giro do rotor. Um motor do tipo gaiola
continuará a girar produzindo um torque como num motor de indução, num campo
magnético girante uma vez que tenha tido início a fem de velocidade.
3 Qual a diferença entre campo girante e campo pulsante?
O campo pulsante é relativamente estacionário, visto que é formado por apenas um
enrolamento (1Ф), sendo assim o fluxo produzido varia conforme o ciclo senoidal da
corrente, ou seja, é máximo quando a corrente for máxima e zero quando a corrente for
zero. Já o campo magnético girante é constante, resultante das três fases defasadas de
120° mecânicos e elétricos.
4 Faça um esquema representativo e explique como ocorre a divisão de fase no
motor de indução com partida a resistência.
Um motor de fase dividida é um motor de indução monofásico com dois enrolamentos
de estator: um enrolamento de estator principal e um enrolamento auxiliar de partida.
Esses dois enrolamentos são instalados com um distanciamento angular de 90 graus
elétricos sobre o estator do motor, essa defasagem mecânica de 90° provoca uma
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ENGENHARIA ELÉTRICA – MÁQUINAS ELÉTRICAS II

MOTORES MONOFÁSICOS – LISTA DE EXERCÍCIOS

BRYAN SOUZA DIAS

1 – Por que os motores monofásicos não possuem torque de partida? Explique. A tensão CA de alimentação é aplicada ao enrolamento do estator, que por sua vez cria uma distribuição de campo. Visto que há uma única bobina na qual circula uma corrente alternada, o campo magnético é pulsante e não girante, assim o fluxo atinge um máximo quando a corrente é instantaneamente um máximo e é zero quando a corrente for zero, o fluxo do estator da máquina primeiro cresce e então decresce, mas sempre na mesma direção. Como o campo magnético do estator não gira, não há movimento relativo entre o campo do estator e as barras do rotor. Portanto, nenhuma tensão é induzida oriunda do movimento relativo do rotor, assim, nenhuma corrente circula, tal arranjo faz com que o motor monofásico não tenha torque de partida. 2 - Como se obtém torque líquido resultante quando se gira o rotor de um motor monofásico por algum processo qualquer? Com o rotor em movimento tem-se duas fems: Uma fem de transformação produzida pelo campo pulsante do estator e, Uma fem de velocidade produzida pelo rotor em movimento dentro do campo do estator. Assim o campo pulsante, em quadratura, do rotor reage contra o campo pulsante principal para produzir um campo magnético resultante. O campo magnético resultante é GIRANTE e razoavelmente constante sendo que sua rotação se dá no mesmo sentido de giro do rotor. Um motor do tipo gaiola continuará a girar produzindo um torque como num motor de indução, num campo magnético girante uma vez que tenha tido início a fem de velocidade. 3 – Qual a diferença entre campo girante e campo pulsante? O campo pulsante é relativamente estacionário, visto que é formado por apenas um enrolamento (1Ф), sendo assim o fluxo produzido varia conforme o ciclo senoidal da corrente, ou seja, é máximo quando a corrente for máxima e zero quando a corrente for zero. Já o campo magnético girante é constante, resultante das três fases defasadas de 120° mecânicos e elétricos. 4 – Faça um esquema representativo e explique como ocorre a divisão de fase no motor de indução com partida a resistência. Um motor de fase dividida é um motor de indução monofásico com dois enrolamentos de estator: um enrolamento de estator principal e um enrolamento auxiliar de partida. Esses dois enrolamentos são instalados com um distanciamento angular de 90 graus elétricos sobre o estator do motor, essa defasagem mecânica de 90° provoca uma

defasagem angular de aproximadamente 25° entre as correntes do enrolamento principal e de partida. O enrolamento auxiliar é projetado para ser desligado do circuito a uma certa velocidade, que é ajustada por meio de uma chave centrífuga. O enrolamento auxiliar é dimensionado para atuar somente durante a partida, se não for desconectado acabará por queimar. 5 – Pode-se inverter o sentido de rotação de um motor de fase dividida já em movimento? Explique. A inversão do sentido de rotação nunca deve ser feita em condições de funcionamento. No caso dos motores monofásicos, nada acontece mesmo que os contatos da chave centrífuga estejam em curto e o enrolamento de partida seja energizado. O motor continuará operando no sentido em que já funcionava originalmente. 6 – Por que o motor de fase dividida por resistência é considerado um “motor não reversível”? Uma vez que o torque monofásico é maior que aquele correspondente ao campo dividido, o motor continuará a operar no sentido em que já estava, portanto, o motor de fase dividida é considerado um motor não reversível. 7 – Como é feito o controle de velocidade no motor de fase dividida por resistência? As técnicas para controle de velocidade envolvem o uso de enrolamentos parciais ou pólos consequentes, com o objetivo de variar o número de pólos, bem como a impedância adicional do estator-série ou a variação da tensão comunicada para assegurar uma alteração das características de torque. Entretanto todas as variações devem ser realizadas numa faixa que fique acima da velocidade de operação da chave centrífuga e abaixo da velocidade síncrona.

melhora o fator de potência, fornecendo uma componente da corrente que se adianta em relação a tensão aplicada. 12 – Descreva sobre o motor de fase dividida com capacitor permanente e faça a representação de diagrama elétrico representativo deste motor. Os motores com capacitor permanente, dispensam o uso da chave centrífuga, partem e funcionam devido ao deslocamento existente entre as correntes dos dois enrolamentos deslocados no tempo e no espaço. Possui conjugado de partida mais baixo, fator de potência elevado, capacitor do tipo a óleo, projetado para o uso contínuo, e dimensionado para as condições ideais de funcionamento ao invés das de partida. Velocidade pode ser facilmente controlada por variações na tensão de linha. 13 – Por que o motor de partida com capacitor permanente permite fácil controle de velocidade? A velocidade dos motores com capacitor permanente é facilmente controlada por variações na tensão de linha. Sabemos que o torque varia com o quadrado da tensão aplicada no estator. 14 – Como se pode ajustar a tensão aplicada a um motor de capacitor permanente? São os seguintes os métodos para ajuste da tensão aplicada ao estator: transformadores com taps, variacs, potenciômetros e resistores ou reatores com derivações. 15 – Discorra sobre o funcionamento do motor a duplo capacitor e faça seu esquema elétrico representativo. É uma "mistura" dos 2 anteriores: possui um capacitor de partida, desligado através de chave centrífuga quando o motor atinge cerca de 80% de sua rotação, e um outro que se encontra permanente mente ligado. Com isso, possui todas as vantagens daqueles motores: alto conjugado de partida, alta eficiência e fator de potência elevado. No entanto tem custo elevado e só é fabricado para potências acima de 1 cv.

16 – Por que o motor de duplo capacitor produz um torque de partida elevado? o motor a duplo capacitor possui um torque de partida elevado devido a associação dos capacitores quando a chave centrífuga está fechada, a capacitância equivalente é elevada, o que diminui a reatância capacitiva do ramo, reatância baixa provoca um aumento na corrente 𝐼𝑝, também é importante ressaltar que os capacitores provocam uma diferença no ângulo de fase nas correntes dos enrolamentos de trabalho e auxiliar, quanto mais próximo de 90 graus a diferença angular e maior a corrente maior será o torque de partida. Desde que 𝑇𝑝 = 𝑘. 𝜑. 𝐼𝑝. 𝑠𝑒𝑛(𝜃𝑟 − 𝜃𝑝) 17 – Discorra sobre os motores monofásicos de comutador. Funcionam segundo princípio dos motores-série onde a energia é transferida condutivamente, tanto para o estator como para o rotor. Os campos se interagem produzindo torque. 18 – Para o motor de repulsão comercial, mostre porque se necessitam dois enrolamentos de campo separados e ligados em série. A utilização de dois enrolamentos separados resulta num componente maior do fluxo do torque, bem como melhorando o fator de potência.