Motores Elétricos

1. Introdução:

Os motores elétricos usam as forças de atração e repulsão que ocorrem entre dois campos magnéticos para girar o eixo que está conectado à bomba. O eixo giratório produz a energia mecânica que a bomba depois converte em altura manométrica (diferencial de pressão). A altura manométrica criada pela bomba move o líquido ao longo do oleoduto.

1.1. Magnetismo e Pólos Magnéticos

As unidades magnéticas são na realidade átomos, que têm uma característica especial denominada ‘net electron spin’ expressão em inglês que pode ser entendida como polarização magnética líquida pelos spins dos elétrons do átomo.Os elétrons giram em torno do seu eixo executando um movimento de spin enquanto orbitam o núcleo do átomo. Os elétrons em movimentos de rotação produzem um campo magnético em torno do átomo. Geralmente estes átomos estão dispostos de forma randômica e os campos se anulam mutuamente. Nos materiais magnéticos, porém, os átomos estão alinhados de tal maneira que os campos magnéticos em torno dos átomos se combinam para formar um campo magnético único. Em uma barra de ferro, por exemplo, as unidades magnéticas ficam dispersas randomicamente no metal. Cada unidade magnética possui duas metades ou polos distintos. Uma metade da unidade magnética é denominada polo sul e a outra metade da unidade magnética é denominada polo norte. Os nomes norte e sul são usados porque a própria terra é um grande ímã, com um pólo magnético no hemisfério norte e outro pólo magnético no hemisfério sul. Os termos norte magnético e sul magnético,ou norte e sul são normalmente usados para ajudar a distinguir uma metade da outra. A interação entre os pólos magnéticos é um conceito muito importante no funcionamento de um motor elétrico.

2. Composição de um motor:

2.1. ESTATOR

Um estator é um grupo de enrolamentos cilíndricos que produz um campo eletromagnético. O estator consiste em carcaça do estator núcleo do estator enrolamentos do estator e camisa dos mancais.

2.2. CARCAÇA DO ESTATOR

A carcaça do estator é a maior fonte de potência mecânica de todo o motor. Ela suporta o núcleo do estator, oferecendo apoio para o rotor e o eixo, e é o ponto de união normal entre o motor e a sua base.

2.3. NÚCLEO DO ESTATOR

O núcleo do estator é formado de uma grande quantidade de finas laminações de aço silício nas quais os enrolamentos do estator estão enrolados. Uma laminação é uma fina chapa de aço.O núcleo do estator reforça o campo magnético produzido pelos enrolamentos do estator.

2.4. ENROLAMENTOS DO ESTATOR

Os enrolamentos do estator são bobinas de fio isolado através das quais acorrente pode passar. Os enrolamentos do estator criam os campos eletromagnéticos giratórios aos quais o rotor responde. As bobinas estão ligadas e formadas de modo a atender às dimensões específicas do estator e respectivos pólos do estator.

2.5. CAMISA DOS MANCAIS

A camisa dos mancais são placas metálicas que ficam em cada extremidade do motor. A camisa dos mancais abriga os mancais do eixo e mantém o rotor na posição correta dentro do estator.

2.6. ROTOR

Um rotor é um conjunto de enrolamentos que giram dentro do estator. Um rotor consiste no seguinte: núcleo do rotor, enrolamentos do rotor, anéis de fechamento e eixo do rotor. Diversos são os tipos de motores elétricos existentes e o mais utilizado na indústria de transporte de petróleo e derivados por dutos são os chamados motores de indução. Estes motores tem geralmente rotores do tipo gaiola de esquilo dado que o enrolamento do rotor é constituído de barras de cobre ou alumínio dispostas circularmente e fechadas por anéis do mesmo metal (anéisde fechamento)onde as barras condutoras se engastam dando rigidez a estrutura,resultando em uma geometria lembrando uma gaiola de esquilo.

2.7. NÚCLEO DO ROTOR

O núcleo do rotor reforça o campo eletromagnético gerado pelos enrolamentos do rotor. O núcleo do rotor consiste em camadas (laminações) de chapas de aço ajustadas ao eixo do rotor. As laminações possuem fendas de forma a permitir que os enrolamentos do rotor se encaixem com segurança em volta do núcleo.

2.8. ENROLAMENTOS DO ROTOR

Os enrolamentos do rotor são barras sólidas, geralmente de cobre ou alumínio,sendo curto circuitadas pelos anéis de fechamento do rotor. Estas barras são fundidas nas fendas dentro do núcleo do rotor formando assim uma gaiola. Quando a corrente elétrica flui através dos enrolamentos do rotor, é gerado um campo eletromagnético. O campo eletromagnético interage com o campo eletromagnético gerado pelos enrolamentos do estator para produzir energia mecânica.

3. FUNCIONAMENTO DO MOTOR

3.1. ANÉIS DE FECHAMENTO

Os anéis de fechamento são anéis lisos, que atuam como terminais elétricos. Estes estão localizados em cada extremidade dos condutores do rotor e são feitos do mesmo material dos condutores do rotor aos quais estão conectados.As barras do rotor estão ligadas aos anéis coletores para formar um circuito elétrico fechado. Acorrente elétrica que passa pelo circuito fechado gera o campo eletromagnético do rotor.

3.2. EIXO DO ROTOR

O eixo do rotor está localizado no centro do rotor e se estende além do núcleo do rotor para fora da carcaça do estator, onde fica apoiado por mancais nas camisas dos mancais. O eixo está conectado à bomba, por exemplo, através de um acoplamento.

3.3. VENTILADOR PARA REFRIGERAÇÃO

Um ventilador fica acoplado a uma extremidade do rotor. À medida que o rotor gira, o ventilador faz o ar circular pelo rotor e pelos enrolamentos do estator para mantê-los frios.

3.4. MANCAIS

Um mancal é um dispositivo que fica em uma base de montagem fixa que sustenta o eixo e permite que ele gire. Os mancais evitam que o eixo do motor faça movimentos axiais (movimentos ao longo do eixo) ou radiais (movimentos laterais ao eixo). O eixo gira sobre uma posição fixa.

3.5. CARCAÇAS

A carcaça é o envoltório que envolve o motor. A carcaça evita a ação do tempo e a penetração de objetos estranhos, assegurando que nada vai atingir e danificar as peças girantes do motor. A carcaça também abriga o sistema