Motores CA síncronos. Esquema, descrição

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Motor síncrono é um projeto no qual (ao contrário de um motor assíncrono) a velocidade de rotação é constante sob diferentes cargas.

Composição do motor

Motores síncronos são usados para acionar máquinas de velocidade constante (bombas, compressores, ventiladores). O estator de um motor elétrico síncrono contém um enrolamento que está conectado a uma rede de corrente trifásica e forma um campo magnético rotativo. O rotor do motor consiste em um núcleo com um enrolamento de excitação.

O enrolamento de campo é conectado a uma fonte CC através de anéis coletores. A corrente do enrolamento de campo cria um campo magnético que magnetiza o rotor. Os rotores das máquinas síncronas podem ser de pólo saliente (com pólos salientes) e de pólo não saliente (com pólos implícitos).

Na Fig. 16.13, e mostra o núcleo 1 de um rotor de pólos salientes com pólos salientes. As bobinas de excitação 2 estão localizadas nos pólos. Na Fig. 16.13, b mostra um rotor de pólos não salientes, que é um cilindro ferromagnético 1. Na superfície do rotor, ranhuras são fresadas na direção axial nas quais o enrolamento de excitação 2 é colocado.

motores síncronos CA
Arroz. 16.13. Tipos de núcleos de motores elétricos síncronos: a - núcleo do rotor de pólo saliente; b - rotor de pólos não salientes

Como funciona

Considere o princípio de operação de um motor síncrono de acordo com a fig. 16.14.

motores síncronos CA
Arroz. 16.14. Modelo de operação do motor síncrono

Vamos imaginar o campo magnético rotativo do estator como o ímã 1. Vamos representar o rotor magnetizado como o ímã 2. Vamos girar o ímã 1 no ângulo a. O pólo magnético norte do ímã 1 atrairá o pólo sul do ímã 2, e o pólo sul do ímã 1 atrairá o pólo norte do ímã 2. O ímã 2 girará no mesmo ângulo α. Vamos girar o ímã 1. O ímã 2 girará junto com o ímã 1, e as frequências de rotação de ambos os ímãs serão as mesmas, síncronas: n₂ =n₁.

Um motor síncrono cujo rotor não possui enrolamento de excitação é denominado motor síncrono de relutância.

O rotor de um motor síncrono de relutância é feito de material ferromagnético e deve ter pólos salientes. O campo magnético rotativo do estator magnetiza o rotor. Um rotor de pólo saliente possui resistência magnética desigual ao longo dos eixos longitudinal e transversal do pólo. As linhas do campo magnético do estator se curvam, tentando seguir um caminho com menor resistência magnética.

A deformação do campo magnético causará, devido às propriedades elásticas das linhas de força, um torque reativo que gira o rotor em sincronia com o campo do estator. Se um torque de frenagem for aplicado a um rotor giratório, o eixo do campo magnético do rotor girará em um ângulo relativo ao eixo do campo magnético do estator.

À medida que a carga aumenta, esse ângulo aumenta. Se a carga exceder um determinado valor permitido, o motor irá parar e sair de sincronia. Os motores síncronos não possuem torque de partida. Isso é explicado pelo fato de que o torque eletromagnético que atua no rotor estacionário muda de direção duas vezes durante o período T da corrente alternada. Devido à sua inércia, o rotor não tem tempo de se mover e desenvolver o número necessário de rotações. Atualmente, é utilizada a partida assíncrona de um motor síncrono. Um enrolamento adicional em curto-circuito é colocado nas ranhuras dos pólos do rotor.

O campo magnético rotativo do estator induz correntes parasitas no enrolamento de partida em curto-circuito. Quando essas correntes interagem com o campo magnético do estator, um torque eletromagnético assíncrono é formado, fazendo com que o rotor gire. Quando a velocidade do rotor se aproxima da velocidade do campo do estator, o motor é colocado em sincronismo e gira em velocidade síncrona. O enrolamento em curto-circuito não se move em relação ao campo, correntes parasitas não são induzidas nele e o torque de partida assíncrono torna-se zero.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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