MOTORES SINCRONÔMICOS

Etapa 4

Passo 1

O termo SÍNCRONO tem sua origem no Grego, onde o prefixo SIN significa “com” e CRONOS é uma palavra que denota “tempo”. Um motor síncrono literalmente opera “em tempo com” ou “em sincronismo com” o sistema de alimentação. Os motores síncronos estão sendo utilizados com maior freqüência pelas indústrias, devido ao fato de possuírem características especiais de funcionamento. O alto rendimento e o fato de poderem trabalhar como compensador síncrono para corrigir o fator de potência da rede, se destacam como os principais motivos que resultam na escolha dos MOTORES SÍNCRONOS para acionamento de diversos tipos de cargas. Altos torques, velocidade constante nas variações de carga e baixo custo de manutenção, também são características especiais de funcionamento que proporcionam inúmeras vantagens econômicas e operacionais ao usuário.

Princípio de Funcionamento Os motores síncronos possuem o estator e os enrolamentos de estator (armadura) bastante semelhante aos dos motores de indução trifásicos. Assim como no motor de indução, a circulação de corrente no enrolamento distribuído do estator produz um fluxo magnético girante que progride em torno do entreferro.

Campo girante do estator - Quando uma bobina é percorrida por uma corrente elétrica, é criado um campo magnético dirigido conforme o eixo da bobina e de valor proporcional à corrente.

Na figura 1 está indicado a forma de onda de um sistema trifásico equilibrado constituido por três conjuntos de bobinas dispostas simetricamente no espaço formando um ângulo de 120º.

A figura 2 está representando o enrolamento de um motor trifásico. Se este enrolamento for alimentado por um sistema trifásico, as correntes I 1, I 2 e I 3 criarão, do mesmo modo, os seus próprios campos magnéticos H 1, H 2 e H 3. Estes campos são espaçados entre si de 120º. Além disso, como são proporcionais às respectivas correntes, serão defasados no tempo, também de 120º entre si. O campo total H resultante, a cada instante, será igual à soma gráfica dos três campos H 1, H 2 e H3 naquele instante.

Na figura 3, está representada esta soma gráfica para seis instantes sucessivos.

INTRODUÇÃO

No instante (1), a figura 2 mostra que o campo H1 é máximo e que os campos H2 e H3 são negativos e de mesmo valor, iguais a metade de H 1. Os três campos representados na figura 3 (parte superior), levando em conta que o campo negativo é representado por uma seta de sentido oposto ao que seria normal; o campo resultante (soma gráfica) é mostrado na parte inferior da figura 3 posicão (1), tendo a mesma direção do enrolamento da fase 1. Repetindo a construção para os pontos 2, 3, 4, 5 e 6 da figura 1, observa-se que o campos resultante H tem intensidade “constante”, porém sua direção vai “girando”, completando uma volta no fim de um ciclo.

Figura 1

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Figura 2

Figura 3

Velocidade Síncrona - A velocidade síncrona do motor(rpm) é definida pela velocidade de rotação do campo girante, a qual depende do número de pares de pólos (p) do motor e da freqüência (f) da rede. Os enrolamentos do estator podem ser construídos com um ou mais pares de pólos, que se distribuem alternadamente (um “norte” e um “sul”) ao longo da periferia do núcleo magnético. O campo girante percorre um par de pólos (p) a cada ciclo. Assim, como o enrolamento tem pólos ou pares de pólos, a velocidade do campo será:

O motor síncrono possui o rotor com número de pólos correspondente ao número de pólos do enrolamento do estator. Durante a operação normal em regime, não há nenhum movimento relativo entre os pólos do rotor e o fluxo magnético do estator, ou seja, estão em perfeito sincronismo e com isto não há indução de tensão elétrica no rotor pelo fluxo mútuo e, desta forma, não há excitação proveniente da alimentação de corrente alternada (ca).

As bobinas dos pólos podem ser feitas com muitas espiras de fio de cobre isolado ou barras de cobre, dependendo do tipo de rotor utilizado (polos lisos ou polos salientes).

A alimentação do campo (excitação) é feita em Corrente Contínua que, ao circular pelos enrolamentos de campo, os pólos são magneticamente polarizados, tornando-se alternadamente pólos norte e sul.

A excitação em corrente contínua pode ser aplicada no campo através dos porta-escovas e anéis coletores ou por um sistema de excitação sem escova e com controle eletrônico (brushless).

p f.60

rpm =

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VANTAGENS

A aplicação dos Motores Síncronos na indústria, na maioria das vezes, resultam em vantagens econômicas e operacionais consideráveis ao usuário devido a suas características de funcionamento. Dentre as vantagens econômicas da utilização dos motores síncronos, as principais são: - Alto rendimento. - Corrigir o fator de potência da rede Ainda podemos citar as vantagens operacionais específicas dos motores síncronos: - Características de partida especiais. - Velocidade constante sob variações de carga. - Manutenção reduzida.

Alto Rendimento

Além de considerarmos o custo inicial na aquisição do motor síncrono, devemos considerar os ganhos que podem ser obtidos pelos baixos custos operacionais. Quando basicamente se considera o rendimento na escolha do motor, um motor síncrono com FP=1.0 é usualmente a solução. Sendo a potência reativa (kVAr) desnecessária, e aplicável somente a potência real (kW), a corrente de linha é minimizada, resultando em menor perda I 2R no enrolamento do estator. Uma vez que a corrente de campo requerida é a mínima praticável, haverá menor perda I 2R no enrolamento de campo da mesma forma. Com exceção das situações onde um alto conjugado é requerido, a baixa perda nos enrolamentos do estator e de campo permitem que o motor síncrono com FP=1.0 seja construído em tamanho inferior aos motores síncronos com FP= 0.8 de mesma potência. Assim, os rendimentos do motor síncrono com FP=1.0 são geralmente superiores aos do motor de indução de mesma potência.

Comparativo entre os rendimentos dos motores síncronos com FP=0.8, FP=1.0 e motores de indução.

Correção do Fator de Potência

Os sistemas de potência de energia elétrica são baseados não