AULA 17 - Maquinas Eletricas 03

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ELETRICIDADE C 
Prof. Renan Caron Viero – rcviero@gmail.com 
Adaptado do Material do prof. Sérgio Haffner 
https://sites.google.com/site/rcviero/ 
 
Máquinas Elétricas 
Máquinas CA – Gerador e Motor Síncrono, Motor de Indução 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 2 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
• Gerador síncrono (alternador) 
– Aplicação 
• geração de energia elétrica em larga escala (quase totalidade) 
• Motor síncrono 
– Aplicação 
• cargas que necessitam de velocidade constante 
• correção do fator de potência 
• Enrolamentos 
– Armadura 
• onde são induzidas as tensões alternadas 
– Campo 
• circula corrente contínua 
• Tipos 
– Armadura rotativa e campo estacionário (raramente utilizado) 
– Campo rotativo e armadura fixa 
• pólos salientes → baixa velocidade e muitos polos 
• pólos lisos → alta velocidade e poucos polos 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 3 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
• Tipos 
 Armadura rotativa 
e campo estacionário 
• raramente utilizado 
 
 
 
 
 
 Campo rotativo 
e armadura fixa 
• pólos salientes 
– baixa velocidade 
e muitos polos 
• pólos lisos 
– alta velocidade 
e poucos polos 
GERADORES SÍNCRONOS 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 4 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
Pólos Salientes Pólos Lisos 
S S 
N 
N 
GERADORES SÍNCRONOS 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 5 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
• Poucos polos (2 a 6) 
– alta velocidade 
• Utilizado em usinas termelétricas 
Generator
Exciter
[ ]es e
120 120 rpm
2
n f
p p
ω
π
   
= =   
   
GERADORES SÍNCRONOS 
Pólos Lisos 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 6 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
• Muitos polos 
– média e baixa velocidade 
• Utilizado em hidrelétricas 
[ ]es e
120 120 rpm
2
n f
p p
ω
π
   
= =   
   
GERADORES SÍNCRONOS 
Pólos Salientes 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 7 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
GERADORES SÍNCRONOS 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 8 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
GERADORES SÍNCRONOS 
J Turbina Gerador 
Campo 
ωT 
I·V 
3φ 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 9 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
GERADORES SÍNCRONOS 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 10 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
GERADORES SÍNCRONOS 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 11 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
MOTORES SÍNCRONOS 
CAMPO GIRANTE 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 12 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
MOTORES SÍNCRONOS 
CAMPO GIRANTE 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 13 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
MOTORES SÍNCRONOS 
CAMPO GIRANTE 
(Gerado por enrrolamentos defasados 120° - 2 polos) 
[ ]es e
120 120 rpm
2
n f
p p
ω
π
   
= =   
   
Aula 17 – Máquinas Elétricas 14 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
MOTORES SÍNCRONOS 
CAMPO GIRANTE 
(Gerado por enrrolamentos defasados 60° - 4 polos) 
[ ]es e
120 120 rpm
2
n f
p p
ω
π
   
= =   
   
Aula 17 – Máquinas Elétricas 15 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
MOTORES SÍNCRONOS 
Princípio de Funcionamento do motor síncrono 
A corrente alternada que circula na armadura (no estator da 
máquina) cria um campo magnético que gira sincronamente 
com a frequência da corrente no enrolamento. 
 
O rotor é alimentado com corrente contínua (ou utiliza-se 
imãs permanentes), dessa forma, é produzido um campo 
contínuo que tente a sincronizar-se com o campo girante da 
máquina. 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 16 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
MOTORES SÍNCRONOS 
Princípio de Funcionamento do motor síncrono 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 17 
MÁQUINAS SÍNCRONAS 
MOTORES SÍNCRONOS 
• Motor síncrono não parte sozinho! 
 quando o motor síncrono está parado 
• campo girante tem diferença muito acentuada de velocidade com o rotor 
– rotor não consegue se alinhar ao campo 
 
• Formas de partida 
 acelerar o motor até uma velocidade próxima da velocidade síncrona 
• depois que o motor estiver próximo à velocidade síncrona ligar o campo → 
motor entra em sincronismo 
• para isso utiliza-se 
– máquina auxiliar 
– enrolamento auxiliar (partida utilizando indução) 
 utilizar um dispositivo variador de frequência 
• iniciar com frequência muito baixa e ir aumentando até frequência nominal 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 18 
MÁQUINAS ASSÍNCRONAS 
MOTORES DE INDUÇÃO 
 Robusto 
 Simples 
 É necessário somente alimentar o enrolamento de 
armadura 
 Só desenvolve torque se o rotor operar com uma 
velocidade angular inferior ao campo girante 
 O campo girante induz correntes e tensões no 
enrolamento do rotor 
 Amplamente utilizado 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 19 
MÁQUINAS ASSÍNCRONAS 
MOTORES DE INDUÇÃO 
CONSTRUÇÃO 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 20 
MÁQUINAS ASSÍNCRONAS 
MOTORES DE INDUÇÃO 
TIPOS DE ROTOR 
Rotor Bobinado 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 21 
MÁQUINAS ASSÍNCRONAS 
MOTORES DE INDUÇÃO 
TIPOS DE ROTOR 
Gaiola de Esquilo 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 22 
MÁQUINAS ASSÍNCRONAS 
MOTORES DE INDUÇÃO 
TIPOS DE ROTOR 
Gaiola de Esquilo 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 23 
MÁQUINAS ASSÍNCRONAS 
MOTORES DE INDUÇÃO 
Princípio de Funcionamento 
O campo girante induz correntes parasitas no rotor (que são 
condutores em curto circuito), essas correntes, por sua vez, 
induzem pólos no rotor. Desse modo, esses pólos tendem a seguir o 
campo girante que a armadura gera. Porém, é importante lembrar 
que os pólos magnéticos induzidos são gerados somente se o rotor 
esta sujeito a variação do campo, assim, o rotor nunca estará 
sincronizado com o campo girante. A essa diferença entre a 
velocidade síncrona e a velocidade do rotor dá-se o nome de 
escorregamento (s). 
sincrona rotor sincrona rotor
sincrona sincrona
w w n ns
w n
− −
= =
Aula 17 – Máquinas Elétricas 24 
MÁQUINAS ASSÍNCRONAS 
MOTORES DE INDUÇÃO 
Princípio de Funcionamento 
Na partida: s = 1; 
Na velocidade síncrona: s = 0 
[ ]es e
120 120 rpm
2
n f
p p
ω
π
   
= =   
   
sincrona rotor sincrona rotor
sincrona sincrona
w w n ns
w n
− −
= =
Aula 17 – Máquinas Elétricas 25 
MÁQUINAS ASSÍNCRONAS 
MOTORES DE INDUÇÃO 
Torque em motores de indução 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 26 
MÁQUINAS ASSÍNCRONAS 
MOTORES DE INDUÇÃO 
Exercícios 
Um motor de indução de 6 pólos é ligado a rede. Quando está 
sujeito a uma determinada carga, sua rotação é de 1000rpm, 
calcule o escorregamento do motor. 
Um motor de indução de 8 pólos gira a 600rpm. Sabendo que o 
escorregamento é 0,2, qual a frequência da tensão aplicada a 
armadura desse motor? 
0,167 
50Hz 
Aula 17 – Máquinas Elétricas 27 
LIVROS 
• Fitzgerald - Electric Machinery 6th Edition, 
ou Máquinas Elétricas, 6a. edição 
• Chapman - Electric Machines 
Fundamentals 3rd Edition e 5th Edition 
• Chai – Electromechanical Motion Devices 
• Gourishankar - Electromechanical Energy 
Conversion 
• Kosow - Máquinas Elétricas e 
Transformadores 
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