Motores assíncronos

Motores de indução

Como Funciona

A não presença de escovas comutadoras e apenas uma bobina fixa torna bastante simples entender o princípio de funcionamento do motor de indução.

Um motor típico do tipo de indução possui um rotor em curto-circuito com defasamento indutivo de campo e possuem uma estrutura básica conforme a mostrada na figura 1.

Motor de indução típico.

Encontramos esses motores no acionamento de toca-discos antigos, de ventiladores, ventoinhas de chuveiros pressurizados, bombas d'água de aquários e muitos outros aparelhos eletrodomésticos e mesmo em alguns equipamentos eletrônicos que possuam um sistema de ventilação ligado à rede de energia, já que os motores de indução operam exclusivamente com corrente alternada.

Temos então um eletro-imã em forma de "U" formado por diversas placas de ferro doce, como as usadas nos transformadores comuns. A finalidade de se usar um núcleo laminado é evitar as correntes de turbilhão induzidas num condutor sólido que causariam seu aquecimento excessivo, conforme mostra a figura 2.

Corrente de turbilhão induzidas no núcleo.

Entre os pólos do imã, denominado estator, é colocado um rotor cilíndrico que também é feito de chapas e tem a finalidade de fechar o percurso das linhas do campo magnético criado pelo eletro-imã em forma de "U".

A eficiência deste tipo de motor depende da fenda ou espaço que existe entre o eletro-imã e o rotor. Tanto menor o espaço entre os dois, menor será a corrente necessária para a magnetização do conjunto.

Observamos nesta construção que em pontos opostos das peças que denominamos estator que formam o eletro-imã duas fendas nas quais são colocados dois anéis de cobre, conforme mostra a figura 3.

Anel de cobre para fazer uma espira de curto-circuito.

A finalidade destes anéis é formar uma espira de "curto-circuito" e sua ação no sistema é justamente a de retardar a formação do campo magnético em relação ao restante do eletro-imã.

Conforme mostra a figura 4, se representarmos o campo na bobina e o campo na espira através de um gráfico, observamos que existe uma defasagem entre os dois com o campo na espira se atrasando em relação ao primeiro.

Defasagem entre os campos magnéticos.

O retardo obtido com esta configuração é de 1/4 do ciclo da alimentação alternada.

O efeito deste retardo é como se houvesse na peça polar um campo magnético rotativo entre os pólos com uma velocidade que corresponde justamente ao tempo de um ciclo por volta.

Isso significa que o campo entre as peças polares dá 60 voltas por segundo, já que nossa rede de energia é de 60 Hz, ou 3 600 voltas por minuto, que será traduzida em 3 600 rpm para o motor (rotações por minuto).

Para que o rotor possa responder à esse campo rotativo ele precisa ter uma construção especial que é mostrada na figura 5.

Rotor de construção especial.

Esse rotor possui sulcos ou canaletas no sentido axial nos quais são embutidos fios de cobre todos tendo suas extremidades interligadas de modo a formar espiras em curto.

Ao cortar os condutores, o campo magnético rotativo induz uma corrente. Como esses condutores estão em curto, a corrente induzida é muito alta criando um campo magnético no próprio rotor. Esse campo interage com o campo da peça polar ou estator, aparecendo uma força de atração tal que um tende a seguir o outro. Como os condutores estão fixos, o rotor vai girar no mesmo sentido do campo magnético criado pelo estator.

Na prática o rotor não consegue acompanhar o campo exatamente na mesma velocidade, pois se isso acontece a indução cessaria, de modo que o motor gira um pouco mais devagar que os 3 600 rpm teóricos.

A velocidade desses motores é da ordem de 95% a 98% da velocidade teórica o que corresponde a algo entre 3400 e 3560 rpm.

Uma variação do motor que descrevemos é o motor de indução de 4 pólos mostrado na figura 6.

Motor de indução de 4 pólos.

O princípio de funcionamento desse motor é