A forma como os grupos de bobinas do enrolamento são ligados, implica na tensão de alimentação. Nos motores monofásicos, os grupos podem ser conectados em série e/ou em paralelo para as tensões de 220 e 110 V, respectivamente. O enrolamento do motor-mancal pode ser ligado para qualquer das tensões.
Os motores de indução trifásicos convencionais são fabricados para operação nas tensões 220, 380, 440 ou 760 V, sendo esta última utilizada somente para a partida do motor. A Tabela 4.1 mostra a relação das tensões possíveis de acordo com o número de terminais do motor.
Tabela 4.1 – Número de terminais x tensões de alimentação do motor
Número de terminais Tensões (V) 6 220 / 380 9 220 / 440 9 380 / 760 12 220 / 380 / 440 / 760
Os motores de 6 e 9 terminais permitem ligação em somente duas tensões. Os motores de 9 terminais podem ser encontrados em dois tipos. As Figuras 4.10 a 4.14 apresentam os diagramas de ligações desses motores.
Figura 4.10 – Digrama de ligações dos motores trifásicos 6 terminais: (a) 220 V; (b) 380 V.
Figura 4.12 – Digrama de ligações dos motores trifásicos 9 terminais: (a) 380 V; (b) 760 V.
O motor trifásico com terminais 9 se diferencia do motor com 12 terminais pela ligação de três terminais internamente no estator. Nos motores que permitem a ligação para 220 / 440 V os terminais 1 – 12, 2 – 10 e 3 – 11, são conectados internamente no estator e são disponibilizados na caixa de ligação como 1, 2 e 3; nos motores que permitem a ligação 380 / 760 V os terminais 10, 11 e 12 são ligados internamente no estator e não são disponibilizados na caixa de ligação. Nas Figuras 4.11 e 4.12, a ligação interna destes terminais está representada pelas linhas tracejadas.
Figura 4.14 – Digrama de ligações dos motores trifásicos 12 terminais: (a) 440 V; (b) 760 V.
Nos motores-mancais, a quantidade de terminais do motor, acessíveis na caixa de ligação, é um dado importante, pois a estratégia de obtenção das forças radiais para posicionamento do rotor utiliza a divisão dos grupos das fases para alimentação de forma individualizada, conforme apresentado na Figura 4.2. Esse fato impossibilita a aplicação dos motores de indução de 6 terminais para motores-mancais.
A ligação para as tensões 220 e 440 V é realizada com o fechamento do enrolamento do motor em triângulo paralelo e triângulo série, respectivamente. Nesses tipos de ligações, não há como disponibilizar a alimentação dos grupos de forma individualizada. Desse modo, é necessário que o fechamento do enrolamento seja realizado em estrela paralela para a tensão de 380 V, visto que a maior tensão é útil somente para a partida do motor. O fechamento em estrela paralela pode ser observado na Figura 4.2(a) para o motor de indução e na Figura 4.2 (b) para o motor-mancal.
Um tipo de motor trifásico com fechamento do enrolamento de forma bem particularizada é o motor conhecido como Dahlander. A ligação implica em uma relação de polos 1:2 com consequente relação de rotação de 1:2.
O motor Dahlander permite a ligação em uma só tensão, geralmente 220 V. Podem ser ligados de três diferentes formas: conjugado constante, potência constante e conjugado variável. A Figura 4.15 apresenta os três diagramas de ligação do motor.
Figura 4.15 – Diagramas de ligação dos motores de indução trifásicos Dahlander.
A utilidade do motor Dahlander como motor-mancal precisa ser analisada com algumas características já citadas como: possibilidade de ligação em estrela com terminais acessíveis, permitindo a ligação de metade do grupo de cada fase por um braço de inversor e número de polos múltiplo de quatro.
Avaliando-se as ligações possíveis para o motor, nota-se que somente seis terminais são disponibilizados, impossibilitando o uso deste motor para aplicação motor-mancal assim como no caso do motor de indução trifásico de 6 terminais.
Para que o motor Dahlander seja utilizado como motor-mancal, é necessário que as conexões dos grupos de bobinas sejam modificadas internamente no estator. Mas isso significa exatamente desfazer a “ligação Dahlander” que caracteriza esse tipo de motor em relação aos motores de indução trifásicos padrão. Se for preferido esse caminho, pode-se mais facilmente utilizar os motores trifásicos convencionais de 6 terminais.
Dado que a ligação do motor Dahlander seja desfeita, é necessário verificar se o motor escolhido possui número de polos múltiplo de quatro para a configuração escolhida. A relação de polos 1:2 nos motores Dahlander é conseguida utilizando-se a formação de polos ativos e consequentes para baixa rotação e somente ativos para alta.
Motores Dahlander podem ser encontrados com as seguintes combinações de polos: 4:2, 8:4 ou 12:6.
O motor com relação de polos 4:2 somente pode ser utilizado para a aplicação motor- mancal se o fechamento do mesmo for realizado para baixa rotação, pois é nesta rotação que o número de polos é múltiplo de quatro. No entanto, é necessário também que o fechamento para este número de polos permita a ligação do motor em dupla estrela. Desse modo, para conciliar estas duas características, somente a configuração potência constante pode ser utilizada.
O motor com relação de polos 8:4 pode ser utilizado para aplicação motor-mancal tanto em baixa como em alta rotação, visto que para ambas as rotações os números de polos são múltiplos de quatro. O fechamento para ambas as rotações deve ser dupla estrela.
A configuração utilizada deve ser:
• potência constante para operação em baixa rotação; • conjugado constante para alta rotação;
• conjugado variável para alta rotação.
O motor com relação 12:6 pode ser utilizado para aplicação motor-mancal somente para baixa rotação, dado que unicamente para esta rotação o número de polos é múltiplo de quatro. A configuração potência constante deve ser utilizada, pois é a única que apresenta a ligação em dupla estrela.
4.6. Conclusões
Os motores de indução são úteis para aplicação motor-mancal, observadas algumas características imprescindíveis, tais como: número de polos múltiplo de quatro; possibilidade de fechamento do enrolamento em dupla estrela; número de terminais acessíveis do enrolamento estatórico maior ou igual a nove.
Os motores com rotor enrolado também podem ser utilizados, mas, para tanto, é necessário curto-circuitar o enrolamento rotórico e retirar as escovas. O motor com rotor em gaiola de esquilo pode ser utilizado sem modificações.
Nos motores trifásicos, é possível se obter um maior nível de produção de forças radiais úteis para o posicionamento do rotor quando comparado aos motores monofásicos. Os motores monofásicos também são úteis para aplicação motor-mancal, mas seu uso demanda maiores modificações.
Os motores de indução convencionais úteis para aplicação com suas devidas observações podem ser sintetizados na Tabela 4.2.
Tabela 4.2 – Motores de indução úteis para aplicação motor-mancal.
Alimentação Rotor Operação Observações
Monofásico
Gaiola de Esquilo
Fase Dividida
-Número de polos múltiplo de 4;
- O grupo auxiliar pode ser utilizado após a partida do motor;
- Os elementos auxiliares de partida, chave centrífuga e capacitor devem ser desconectados do motor.
Capacitor de partida
- Número de polos múltiplo de 4;
- O grupo auxiliar pode ser utilizado após a partida do motor;
- Os elementos auxiliares de partida devem ser desconectados do motor.
Capacitor permanente
- Número de polos múltiplo de 4;
- O grupo auxiliar pode ser utilizado para a produção de torque e forças radiais de posicionamento do rotor; - Os elementos auxiliares de partida devem ser desconectados do motor.
Polos sombreados
- Apresenta dificuldade devido a partida do motor ser realizada pela distorção de campo no entreferro.
Capacitor de dois valores
- Número de polos múltiplos de 4;
- O grupo auxiliar pode ser utilizado para produção de torque e forças radiais de posicionamento do rotor; - Os elementos auxiliares de partida e o capacitor permanente devem ser desconectados do motor.
Enrolado Repulsão - Apresenta dificuldade devido à distorção do campo no
funcionamento do motor.
Trifásicos
Gaiola de
Esquilo Convencional
- Número de polos múltiplos de 4;
- Possibilidade de ligação em dupla estrela;
- Número de terminais acessíveis maior ou igual a 9.
Enrolado Convencional
- Número de polos múltiplo de 4
- Possibilidade de ligação em dupla estrela;
- Número de terminais acessíveis maior ou igual a 9. - Fechamento do enrolamento rotórico em estrela. Gaiola
de esquilo Dahlander
- Número de polos múltiplo de 4; - Desconexão da ligação Dahlander; - Possibilidade de ligação em dupla estrela.