Como funcionam os motores de indução

Uma característica não muito desejável em motores elétricos é a presença de escovas que comutam as bobinas.


Uma característica não muito desejável em motores elétricos é a presença de escovas que comutam as bobinas. Essas escovas, ao comutarem, geram transientes e outras perturbações que podem afetar o próprio circuito onde o motor funciona e até circuitos próximos de outros aparelhos na forma de EMI ou Interferência Eletromagnética.

Os motores de indução, entretanto, não utilizam escovas e por esse motivo podem tornar-se uma solução bastante interessante para alguns projetos. É claro que eles, como qualquer outro tipo de motor têm suas vantagens e desvantagens, as quais ficarão claras no decorrer deste artigo.


 

Encontramos esses motores no acionamento de toca-discos antigos, 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, visto que os motores de indução operam exclusivamente com corrente alternada.

 

COMO FUNCIONA

A ausência de escovas comutadoras e existência de apenas uma bobina fixa facilita bastante simples entender o princípio de funcionamento do motor de indução. Um motor indução típico possui um rotor em curto-circuito com defasamento indutivo de campo e uma estrutura básica conforme a mostrada na figura 1.

 

 

Temos, então, um eletroímã em forma de “U” formado por diversas placas de ferro doce semelhantes às usadas nos transformadores comuns. A finalidade de empregar-se um núcleo laminado é evitar as correntes de turbilhão induzidas num condutor sólido, as quais causariam seu aquecimento excessivo, veja a figura 2.

 

 

Entre os pólos do ímã, 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 eletroímã em forma de “U”. A eficiência deste tipo de motor depende da fenda ou espaço que existe entre o eletroímã e o rotor.


 

Quanto 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 eletroímã, há duas fendas nas quais são colocados dois anéis de cobre, observe a figura 3.

 

 

A finalidade desses 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 eletroímã. Conforme ilustra a figura 4, se representarmos o campo na bobina e o campo na espira através de um gráfico, observamos que há uma defasagem entre os dois, com o campo na espira se atrasando em relação ao primeiro.

 

 

O retardo obtido com esta configuração é de 1⁄4 do ciclo da alimentação alternada. O efeito desse 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 traduzido em 3 600 rpm para o motor (rotações por minuto). Para que o rotor possa responder a esse campo rotativo, ele precisa ter uma construção especial que é exibida na figura 5.

 

 

Esse rotor possui sulcos ou canaletas no sentido axial, nos quais são embutidos fios de cobre, tendo todas as 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. Visto que 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 acontecesse 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, 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.

 

16 de Fevereiro de 2016

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