Existem diversos tipos de máquinas elétricas, cujas aplicações são as mais diversas e dependem das suas estruturas e princípios de funcionamento e de construção. Alguns exemplos são os Motores de Indução, os Motores Síncronos e os Motores de Corrente Contínua (CC). Nesse sentido, o uso de motores de indução é amplamente difundido, principalmente devido a sua versatilidade e diversidade em relação às demais máquinas, tornando-os uma solução confiável e econômica para muitas aplicações industriais, comerciais e residenciais.
Dessa forma, os motores de indução monofásicos possuem muitas aplicabilidades no mercado, sobretudo em equipamentos e aparelhos que requerem baixas potências, sendo mais robustos e mais baratos que os motores de indução trifásicos. Entretanto, esses equipamentos têm, também, algumas limitações, como menores eficiências e a necessidade de alguns dispositivos auxiliares.
Princípios Construtivos:
Assim como os motores síncronos e motores de indução trifásicos, os motores de indução monofásicos possuem uma parte fixa, chamada de estator, e uma parte móvel girante, o rotor. O estator é uma estrutura composta por um núcleo de ferro laminado com ranhuras, nas quais são inseridos os enrolamentos, que são alimentados pela rede elétrica. Já o rotor é composto, geralmente, por barras de cobre curto-circuitadas entre si nas extremidades por anéis condutores, formando um tipo de rotor chamado “Gaiola de esquilo”. O eixo é conectado ao rotor, o qual gira com o auxílio de rolamentos.
Além disso, para reduzir as perdas, alguns dispositivos de ventilação podem ser utilizados, assim como equipamentos auxiliares para a partida da máquina, como capacitores adicionais.
Princípio construtivo do motor de indução monofásico
Princípio de funcionamento:
O funcionamento de um motor de indução monofásico é baseado na indução eletromagnética, ou seja, pela interação entre os campos magnéticos criados pela corrente elétrica no estator e no rotor.
Conforme dito anteriormente, o estator contém enrolamentos, nos quais percorre uma corrente alternada que cria um campo magnético giratório ao redor das bobinas. Esse campo induz tensões e correntes no rotor, cujas barras estão curto-circuitadas, fazendo surgir um outro campo magnético girante, desta vez no rotor. O campo magnético gerado pelo rotor, que é oposto ao campo do estator, interage com o campo do estator, criando um torque mecânico, permitindo o movimento rotacional do rotor/eixo.
Para que o rotor consiga rotacionar, é necessário que o campo magnético do estator seja girante. Tomando como base a figura abaixo que representa um modelo simplificado do motor, quando a corrente alternada monofásica é aplicada ao enrolamento principal do estator, ela cria um campo magnético alternado, que varia em intensidade e direção com o tempo. Esse campo magnético alternado é estático e pulsante. Então, diferentemente do motor de indução trifásico, o monofásico não é capaz de realizar a partida sozinho. Portanto, é preciso utilizar alguns dispositivos auxiliares, como enrolamentos adicionais e capacitores de partida, caracterizando algumas técnicas de partida.
Representação do motor de indução monofásico
Importante observar que, apesar de apresentar torque nulo de partida, a rotação é mantida quando se consegue partir o motor através dos equipamentos auxiliares, podendo-se desconectá-los para maiores eficiências.
Técnicas de Partida:
Enrolamento de partida: Um enrolamento auxiliar é posicionado a 90° do enrolamento principal, criando um segundo campo magnético que possibilita um torque de partida. Após o motor atingir a velocidade adequada, pode-se desligar esse enrolamento secundário através de uma chave centrífuga.
Capacitor de partida: Nessa técnica, um capacitor é conectado em série com o enrolamento principal do estator. O capacitor cria uma defasagem de fase entre a corrente e a tensão no enrolamento, criando um campo giratório inicial que impulsiona o motor a partir. É possível desconectar tal dispositivo, também, através de um interruptor centrífugo.
Capacitor permanente: O princípio é igual ao da técnica por capacitor de partida, porém o capacitor permanece conectado ao enrolamento principal durante toda a operação da máquina de indução.
Partida direta: Em alguns casos, sobretudo em motores de baixa potência, o motor pode ser acionado manualmente, provocando a rotação do eixo.
Classificação dos motores e aplicações:
Os motores de indução monofásicos são classificados, em geral, através do método de partida utilizado. Alguns exemplos são:
Motor de fase dividida (Split-Phase): Utiliza um enrolamento auxiliar na partida, sendo comumente encontrado em equipamentos que necessitam de baixos ou médios torques de partida, como ventiladores e sopradores.
Motor a Capacitor de partida: O capacitor de partida é usado para iniciar a rotação da máquina e pode ser retirado posteriormente. Aplicado em máquinas que necessitam de maiores torques de partida, como bombas, compressores e refrigeradores.
Motor a Capacitor permanente: É utilizado um capacitor permanente, sendo comum em equipamentos cujas aplicações envolvem baixos ruídos, como máquinas de lavar e centrífugas.
Conclusão:
É evidente que o uso de motores de indução monofásicos em máquinas elétricas é extremamente difundido, principalmente devido a sua versatilidade e ao seu custo-benefício. Portanto, o avanço tecnológico nessa área é de suma importância para garantir maiores eficiências e viabilidades econômicas, tornando-se cada vez mais acessível.
Referências:
SEN, P. C. Principles of Electric Machines and Power Electronics. [s.l.] John Wiley & Sons, 2013.
Sobre o Autor