Fabio soares marcelo carvalho da rosa renato zelak agottani



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Circuito equivalente


A elaboração de um circuito elétrico equivalente, seja de um sistema ou de uma máquina, é de grande importância, pois facilita a análise e estudo das condições de trabalho. Como se trata de uma ferramenta muito conhecida e dominada por muitos, pode-se aplicar conhecimentos básicos (ou até mesmo programas de simulação, como o PSpice ou EWB) aos circuitos montados, visando assim, estudar seus vários comportamentos.

Um circuito equivalente simples e genérico de um motor é mostrado na figura 15, onde existe uma grande semelhança com o circuito equivalente de um transformador. A parte esquerda da figura representa o estator, com sua resistência R1 e reatância de dispersão X1, fechando o circuito com a tensão E1 gerada (fluxo magnético que irá atravessar o entreferro). O lado direito da imagem pode ser interpretado como o rotor: a tensão E2 é induzida, gerando uma corrente alternada que irá passar pela resistência R2 e pela reatância de dispersão X2, até chegar a carga R2/s, que seria o conjugado do próprio motor gerando movimento. A carga é considerada variável, pois, conforme mencionado anteriormente, o escorregamento é dependente da carga aplicada ao eixo do motor, ou seja, quanto maior for a carga mecânica, maior será o escorregamento e menor será a resistência do rotor, aumentando a corrente (Filippo, 2000).


Figura 15 - Circuito equivalente de um motor por fase.

Fonte: Filippo (2000, p. 73).

Fazendo uma análise mais completa, deve ser levando em conta que a corrente gerada no estator (figura 16), a partir da tensão aplicada V1, é composta de duas componentes distintas: corrente de carga (I1) e corrente de excitação (I0). A primeira é responsável por induzir uma corrente no rotor; já a segunda cria o fluxo magnético que irá atravessar o entreferro (E1). A corrente de excitação também pode ser separada em duas componentes: a da perda no ferro em fase com a tensão (Ic) e a componente de magnetização (Im) atrasada em 90º, sendo consideradas como um ramo paralelo no circuito (Fitzgerald, 1975).




Figura 16 - Circuito equivalente do estator.

Fonte: adaptado de Vilela (2011).

Quanto ao rotor, este recebe um fluxo magnético vindo da tensão do estator (E1), que irá se traduzir em uma diferença de potencial E2, tensão que será proporcional ao fator de escorregamento s (equação 23).









(23)

Alimentado pela tensão induzida E2, a corrente I2, também induzida, passa pela reatância indutiva X2, que é responsável por converter energia elétrica na forma magnética e armazená-la em um campo magnético de dispersão do motor. Também existe uma resistência ôhmica R2 com perdas no ferro, calor, dentre outras. (Fitzgerald, 1975).

A carga deste circuito (figura 17) pode ser considerada como um efeito combinado entre a carga mecânica aplicada ao eixo e a resistência do mesmo, levando em conta o fator de escorregamento R2/s.



Figura 17 - Circuito equivalente rotor

Fonte: Fitzgerald (1975, p.342).
Finalmente, unindo os circuitos equivalentes do estator e do rotor, é possível chegar a um circuito equivalente comum, conforme pode ser visto na figura 18, representando o motor como um todo.


Figura 18 - Circuito equivalente do motor.

Fonte: Adaptado de Vilela (2011).
Existe também o circuito equivalente tipo T, representado na figura 19, que leva em consideração a resistência e reatância do rotor.


Figura 19 - Circuito equivalente do motor.

Fonte: Adaptado de Vilela (2011).

  1. Ligação dos motores trifásicos


A fim de evitar ligações elétricas erradas, é extremamente importante que o instalador saiba identificar o tipo de motor e sua forma de ligação, dados que estão descritos na placa de identificação, conforme ilustra a figura 20 da próxima página.


Diferentemente do motor monofásico, os motores trifásicos exigem um nível de conhecimento mais elevado na área.


Figura 20 - Placa de um motor trifásico.

Fonte: Vieira (2009, p. 29).

Alguns dos dados mais importantes dados descritos na placa são:



  • potência do motor: dada em W ou cv (1 cv = 735 W) se faz necessário para saber se o motor utilizado é capaz de executar o trabalho desejado (no caso do exemplo da figura 21), a potência do motor é de 3 cv;

  • tensão de funcionamento do motor (220 V, 380 V ou 440 V);

  • velocidade, ou rotações por minuto (1730 rpm);

  • esquema de ligação que mostra como os terminais devem ser ligados entre si e com a rede de alimentação.

O motor da placa da figura 20 pode ser ligado tanto em estrela quanto em triângulo, sendo que em estrela deverá ser alimentado com 380 V (figura 21) e em triângulo 220 V (figura 22).




Figura 21 - Ligação em estrela 380 V.

Fonte: Vieira (2009).




Figura 22 - Ligação em triângulo 220 V.

Fonte: Vieira (2009).

O motor objeto de estudo, é um modelo da linha W22, fabricado pela empresa Eletromotores WEG SA, trifásico de indução, rotor tipo gaiola e seus dados de placa são apresentados na tabela 1.




LISTA DE DADOS DO MOTOR

Carcaça

90L

Potência

3 cv

Freqüência

60 Hz

Número de pólos

4

Rotação nominal

1735 rpm

Escorregamento

3.61 %

Tensão nominal

220/380V

Corrente nominal

8.18/4.74 A

Corrente de partida

53.2/30.8 A

Ip/In

6.5

Corrente a vazio

4.20/2.43 A

Conjugado nominal

1.24 kgfm

Conjugado de partida

195 %

Conjugado máximo

250 %

Categoria

N

Classe do isolamento

F

Elevação de temperatura

80 K

Tempo de rotor bloqueado

10 s (quente)

Fator de serviço

1.15

Regime de serviço

S1

Temperatura ambiente

-20°C a +40°C

Altitude

1000 m

Proteção

IPW55 (TEFC)

Forma construtiva

B3D

Sentido de rotação

Ambos

Massa aproximada

23.0 kg

Nível de pressão sonora

51.0 dB(A)


Tabela 1 - Lista de dados do motor.

Fonte: Eletromotores WEG SA.


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